Molecular structural study for regulation on the activities of the hematopoietic transcriptional regulatory factors

造血转录调控因子活性调控的分子结构研究

• 批准号: 14380296
• 负责人: OGATA Kazuhiro
• 金额: $ 10.37万
• 依托单位: Yokohama City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14380296/
• 关键词: transcriptional regulatory factor; higher-order nucleoprotein; Runxl; c-Myb; C; EBP; allosteric regulation; X-ray crystallography; nuclear magnetic resonance; 転写制御因子高次複合体; 転写因子; エンハンセオソーム; X線結晶構造解析; 原子間力顕微鏡; c-Ets-1

This research project aimed to elucidate a molecular mechanism for transcriptional regulation by multiple transcriptional regulatory proteins. We focused on some hematopoietic transcriptional regulatory proteins, such as Runxl, CBFβ, c-Myb, C/EBP, that play critical roles in blood cell differentiation and are also involved in leukemogenesis, to study their molecular structure-activity relationship for establishment of the fine regulation of specific gene expressions, using molecular structural, biochemical, and cell biological analyses.Firstly, to examine roles of the protein-protein interactions for stabilization of the multi protein-DNA complex, we analyzed dynamic aspects of Runxl in the Runxl-DNA and the Runxl-CBFβ-DNA complexes using NMR relaxation experiments. The obtained data indicated that some loop regions of Runxl including the DNA-interacting loops are conformationally fluctuating on various time scales from nano-to milli-seconds in the free state, and become stabilized upo … More n CBFβ binding. From the measurements of DNA binding affinities with the variously point-mutated Runxl mutants, we have found that the conformational fluctuations in a particular time scale would correlate with the allosteric regulation of the Runxl DNA binding by CBFβ.Secondly, to examine roles of the stereospecificity of the multi protein-DNA assembly for the transactivational regulation, we analyzed structural aspects of the cooperation between c-Myb and C/EBP on the mim-1 promoter, a c-Myb target gene, using X-ray crystallography, atomic force microscopic analyses and thorough biochemical and cell biological experiments. From these analyses, we have found specific c-Myb- C/EBP interactions on a looped DNA. In contrast, we have observed no such stereospecific assembly of Myb and C/EBP on the DNA, when AMV v-Myb, an oncogenic c-Myb mutant, was used instead of c-Myb. These results have provided the first molecular structural evidence of a transactivational cooperation between distantly bound transcriptional regulatory proteins on a promoter DNA in the eukaryotic system. Less

本研究项目旨在阐明多种转录调控蛋白的转录调控分子机制，我们重点研究了一些在血细胞分化和分化过程中发挥关键作用的造血转录调控蛋白，如Runxl、CBFβ、c-Myb、C/EBP。也参与白血病发生，利用分子结构、生化和细胞生物学分析来研究它们的分子结构-活性关系，以建立特定基因表达的精细调控。为了稳定多蛋白质-DNA 复合物的蛋白质-蛋白质相互作用，我们使用 NMR 弛豫实验分析了 Runxl-DNA 和 Runxl-CBFβ-DNA 复合物中 Runxl 的动态方面，获得的数据表明 Runxl 的一些环区域，包括DNA 相互作用环在自由状态下从纳秒到毫秒的不同时间尺度上发生构象波动，并在 CBFβ 结合后变得稳定。通过与不同点突变的 Runxl 突变体的亲和力，我们发现特定时间尺度内的构象波动与 CBFβ 对 Runxl DNA 结合的变构调节相关。 其次，检查多蛋白-DNA 组装的立体特异性的作用对于反式激活调节，我们使用 X 射线分析了 c-Myb 和 C/EBP 在 mim-1 启动子（c-Myb 靶基因）上合作的结构方面通过晶体学、原子力显微镜分析以及彻底的生化和细胞生物学实验，我们发现了环状 DNA 上的特异性 c-Myb-C/EBP 相互作用，相反，我们没有观察到 Myb 和 C/ 的这种立体特异性组装。当使用 AMV v-Myb（一种致癌 c-Myb 突变体）代替 c-Myb 时，DNA 上的 EBP 这些结果提供了远距离结合的转录调节蛋白之间反式激活合作的第一个分子结构证据。真核系统中的启动子DNA较少。

项目成果

Ogata, K.: "Eukaryotic transcription complexes : cooperativity from near and afar"Current Opinion in Structural Biology. 13. 40-48 (2003)

Ogata, K.：“真核转录复合物：近处和远方的协同性”结构生物学的当前观点。

Tahirov, T.H.: "Assembly of different transcription factors, c-Myb and C/EBP・, from separated sites on a promoter"Spring-8 Research Frontiers 2003(in press).

Tahirov, T.H.：“从启动子上的不同位点组装不同的转录因子 c-Myb 和 C/EBP·”Spring-8 Research Frontiers 2003（印刷中）。

特集 : ゲノムからプロテオームヘ-ヒトプロテオミクスの目指すもの- ポストゲノム時代の生化学,構造生物学-生体分子の機能発現機構の解明を目指して-

专题：从基因组到蛋白质组 - 人类蛋白质组学的目标是什么 - 后基因组时代的生物化学和结构生物学 - 旨在阐明生物分子功能表达的机制 -

• 发表时间: 2004
• 期刊: 生化学 76
• 作者: 緒方 一博

構造解析のための試料調製(総論)-タンパク質-DNA複合体を中心として-

用于结构分析的样品制备（概述） - 关注蛋白质-DNA 复合物 -

• 发表时间: 2002
• 期刊: 遺伝子医学 6
• 作者: 緒方一博

Structural aspects of gene expression by AML1/CBE,c-Myb, AMV v-Myb, C/EBP. and Ets-1

AML1/CBE、c-Myb、AMV v-Myb、C/EBP 基因表达的结构方面。

• 发表时间: 2002
• 期刊: Acta Cryst. A58Supplement
• 作者: Tahirov;T. H.;Sato;K;Inoue-Bungo;T.;Ichikawa-Iwata;E.;Sasaki;M.;Fujikawa;A.;Shiina;M.;Takata;S.;Kimura;K.;Morii;H.;Kumasaka;T.;Yamamoto;M.;Ishii;S.;Ogata;K.
• 通讯作者: K.