Crystal Structure, Oligomerization and Enzymatic Analyses of Arabidopsis Histone Deacetylase 15
Date Issued
2016
Date
2016
Author(s)
Hsu, Jhe-Cheng
Abstract
植物組蛋白去乙醯基酶(Histone deacetylases, HDAs)參與調控植物的生長與發育。組蛋白去乙醯基酶主要作用於組蛋白上的離胺酸(Lysine)的末端，當組蛋白失去了乙醯基的修飾後，染色質濃縮，進而造成該區基因無法表現。HDA15是屬於第二群組蛋白去乙醯基酶，HDA15可與PIF3(Pytochrome interacting factor 3)交互作用並去除組蛋白H3與H4上的乙醯基修飾，進而調控葉綠素的生合成路徑。目前部分的訊息調控雖已被研究，但其酵素作用之分子機制仍不清楚。 本研究利用大腸桿菌異源系統，表達植物第二群組蛋白去乙醯基酶的去乙醯基功能區(HDA5 HD、HDA15 HD與HDA18 HD)之重組蛋白質。在蛋白質純化過程中發現HDA15 HD為四聚體且具有較高的酵素活性，經管柱液相層析實驗及生化分析，測定HDA15 HD四聚體與單體的酵素活性，同時比較HDA5與HDA18 的去乙醯基功能區，結果顯示HDA15四聚體活性最高。若將HDA15的N端123胺基酸補回HDA15 HD，其酵素活性可提高近五倍；由膠體過濾層析與高效液相層析實驗發現，HDA15 HD四聚體在加回N端後會轉變成三聚體，顯示N端具有影響酵素活性及多聚體形成的能力。若以膠體過濾層析與生化實驗分析HDA15.1與HDA15.2同形蛋白(isoforms)，結果顯示C端具有抑制酵素活性功能，並可促進HDA15多聚體的形成。HDA15 HD之結晶結構顯示為四聚體，各個單體交互作用區接近酵素活性中心，具有穩定活性中心胺基酸的能力，促使酵素催化活性上升。利用HD功能區結構比對，雖然HD核心結構相似，但HDA15 HD多聚體的形成方式多變，其影響酵素活性上升的方式有其獨特性，推測HDA15去乙醯基酶活性受其C端與其他調控因子的影響。本篇研究解析植物第一個組蛋白去乙醯基酶晶體結構，其酵素活性與多聚體形成有關，藉由此結構與功能分析，將有助於明瞭去乙醯基酶的分子調控機制。
Subjects
Histone deacetylase
Oligomerization
Protein structure
Enzyme activity
Type
thesis
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Name
ntu-105-R00b42025-1.pdf
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