文献解读 | 细菌pRNA簇规范中犀牛死锁复合体的结构洞察
论文：Structural insights into Rhino-Deadlock complex for germline piRNA cluster specification（细菌pRNA簇规范中犀牛死锁复合体的结构洞察）
摘要
皮维-相互作用RNAS(π)RNA(S)沉默生殖细胞中的转座子，以维持基因组稳定和动物繁殖力。犀牛，一种快速进化的异染色质蛋白1(HP1)家族蛋白，以特定物种的方式结合死锁，从而定义pi。
RNA-在果蝇基因组。在这里，我们确定了犀牛死锁复合体的晶体结构。在这两种动物中，一种犀牛通过犀牛染色体结构域的β-片形成一个新的界面，结合一个死锁蛋白的N端螺旋-发夹-螺旋基序。干扰界面会导致苍蝇不孕和转座子过度激活。
我们的结构和功能实验表明，在相互作用界面上的静电排斥导致了兄弟物种之间的交叉不相容。
通过确定这个π的分子结构RNA-生产机械，我们发现了一部小说HP1-对pi至关重要的合作伙伴交互模式RNA生物发生和转座子沉默。因此，我们在分子水平上解释了两个兄弟种的杂交不亲和性。
死锁通过N-末端60个氨基酸结合Rhino-CSD
Rhi和del之间的相互作用对于将蛋白质复合物锚定在簇上以驱动pirna前体的产生是必不可少的。为了探索Rhi和DEL之间物理相互作用的分子机制，我们首先进行了酵母双杂交分析，确定了每个蛋白质的最小相互作用区域。
通过对dm-rhi的cd中的3个片段和dm-del的10个片段的测试，我们发现dm-rhi-cd的353-418残基和dm-del的N-末端60氨基酸(dm-del-N)对于物理结合是必需的和足够的。
1A和EV1(a-C)His标记的dm-rhi-cd(is-dm-rhi-cd)与gst融合的dm-del-N(gst-dm-del-N)在尺寸排他色谱(Sec)上的迁移时间早于他的-dm-rhi-cd(图1)。
EV1E和F)，验证了DM-Rhi-CSD在溶液中与DM-DEL-N形成复合物.我们还发现模拟RHI-CSD与模拟来自同一地区的DEL，但不具有相应的黑色素合伙人，表明没有跨物种间的相互作用。黑色素德尔-N和模拟RHI-CSD。
有趣的是，我们检测到了黑色素瘤Rhi-cd与模拟del之间的相互作用(图)。EV1(D)，与先前的发现一致，即这两种蛋白质可能形成非功能性复合物。
总体结构黑色素犀牛-cdc与死锁复合体
为了深入了解这种重要的相互作用，我们结晶了黑色素RHI和DEL复合体我们使用(Gly-Ser)将DM-Del-N融合到DM-Rhi-CSD的C端。5合成融合蛋白DM-Rhi-CSD-(GS)5-Del-N和得到的晶体，衍射质量为2.1。
DM-Rhi-cd的整体结构采用OB折叠，由4条β-链(β1-β4)和2条α-螺旋(α1和α2)组成.β1-β3被发现在α1和α2上形成了一个反并行的β片(图2)。两个dm-rhi-cd分子(A-B)形成一个与其他hp1家族蛋白相似的非结晶双轴相关的同二聚体。
1E和EV2(a-D)虽然DM-Rhi-csd与人hp1β-cd有有限的序列同一性(22.7%；pdb 3q6s)和果蝇HP1a-CSD(24.2%；PDB 3P7J)。然而，参与二聚界面的残基在HP1蛋白中是保守的(如图所示)。
与传统hp1-csd不同的新型界面与del-N相互作用
DM-Del-N的两个分子通过新的相互作用界面I和I‘与DM-Rhi-cd二聚体的每个单体结合(图1)。在这个独特的界面上(我们命名为I)，DM-DEL-N(A)、H 369、Y 371、F 378和DM-Rhi-cd(A)中的6个芳香残基(包括w44、f40)形成了疏水簇(图1)。
C15和A 391进一步加强了相互作用。此外，DM-Del-N(A)接触残基L 368和I 389的L4和I7通过疏水作用产生，M 373被I19、L23和F36包围。
K28通过静电相互作用接触D 375和D 376，与F 356接触H18π-π堆栈(如图所示)2b)。界面I‘是由DM-Del-N(B)和DM-Rhi-cd(B)形成的，与接口I非常相似(图1)。EV2(G-H)。为了方便起见，我们将接口i称为接口i，除非指定。
结束语
在本文中，我们确定了.的晶体结构。黑色素和模拟RHI染色体结构域与DEL的N端复杂。
DEL-N折叠成HHH模体，然后是C端延伸.与先前描述的HP1染色体阴影结构不同，DEL的HHH基序与RHI染色体阴影结构域的β结合。
我们的结构和功能数据已经确定了导致rhi和del结合不相容的关键氨基酸差异。黑色素和模拟物种。
生物学意义
通过寻找特定的结合伙伴，hp1家族蛋白对确定基因组中的异染色质结构域至关重要，这对于调控基因活性和细胞命运至关重要。对经典hp1家族蛋白的研究表明，N端cd以单体形式存在，并与组蛋白上的h3k9me3标记结合。
可持续发展委员会形成同工二聚体，并提供一个合作伙伴互动的平台。与HP1家族中的其他蛋白质不同，我们发现每个Rhi-cd通过两个物种中三条β-链形成的独特的结合界面与一个Del结合。
这种1：1的结合比使PIRNA簇上的DEL浓度增加一倍，并可能提高PiRNA前体的产生效率。由于2：1结合模式要求两个HP1分子在进化过程中经历相同的选择，因此1：1相互作用模式可能为这两种蛋白质的共同进化提供了灵活性，并促进了快速正向选择的发生。
和这个想法一致，Vermaak等人 16显示少量的Rhi-cd残基来自20。果蝇物种受到反复的积极选择，强调RHI是一个快速进化的基因，它不同于HP1家族中的所有其他蛋白质。
尽管黑色素和模拟是两种兄弟姐妹，它们的转座子含量和动态在进化过程中发生了显著的变化。伴随着沉默转座子和保持基因组完整性的功能，pRNA通路基因必须经历快速的协同进化。
我们的数据提供了来自这两个兄弟物种的一种pRNA途径核心机制的分子结构，即pRNA簇特异性复合物。我们发现了它们之间的巨大差异，它们反映了Rhi-DEL共进化的最终结果，并导致了跨物种的不亲和性，表明piRNA通路中的机制具有很强的适应性，可以使入侵的转座子保持沉默，以确保宿主的生存。
为了发挥这一作用，RHI已经发展出一种新的结合模式来与其伴侣相互作用，并促进它们的共同进化，从而将其与HP1家族中的所有其他蛋白质区分开来。
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