2019年10月31日，来自英国剑桥的Lori A. Passmore在Nature杂志发表文章，Structure of the Fanconi anaemia monoubiquitin ligase complex，使用冷冻电镜和质谱技术解析了FA核心复合物的结构，2个FANCB-FAAP100二聚体组成中心，两侧是FANCL的环指结构。这2个异三聚体作为支架，便于其余的5个亚单位进行组装，并构成一个扩展性不对称性结构。FANCB、FANCL和FAAP100突变将会导致支架的不稳定，进而破坏整个复合物，导致FA通路的失活。此外，FANCB和FAAP100虽然缺乏序列上同源性，但结构上具有类似性；2个FANCL亚单位在复合物相对的两端具有不同的构象，表明每个FANCL具有不同的功能，而且这种二聚环指结构域在结构和功能的不对称性可能是E3泛素连接酶的普遍特征。
研究人员在昆虫细胞中过表达鸡源（Gallus gallus）FA核心复合物的8个亚单位，并纯化重组成具有活性的完整复合物，能够特异性对FANCD2而不是FANCI进行单泛素化修饰。冷冻电镜显示FA核心复合物是约25nm的细长结构，经过3D重构得到分辨率为4.2?的结构。外围区域由于构象的灵活性其分辨率要低于中间核心区域。分析发现，FA结构分为三部分：顶部、中间部份和基底。基底包含底物识别模块（FANCC、FANCE和FANCF），而从中心伸出的臂可能是FANCG，催化模块（FANCB、FANCL和FAAP100）组成中间部分。利用交联质谱技术检测距离相近的残基，显示834个分子间和分子内交联，其中40%位于FANCB、FANCL和FAAP100，与三者形成紧密复合物中心是一致的。综合利用冷冻电镜、质谱、交联质谱、同源模拟和二级结构预测等数据，构建了一个包含所有FA核心复合物亚单位（除FANCA之外）的结构模型。
FA结构显示2个FANCB-FAAP100异二聚体位于中间区域，并伸出长α螺旋组成2对卷曲螺旋（coiled coils），将中心的β链与螺旋束连接起来。在卷曲螺旋的外周端有配对的β螺旋桨，来自FANCB或FAAP100的N端结构域，其中FANCB的β螺旋桨靠近卷曲螺旋，FAAP100的β螺旋桨靠近FANL的ELF结构域。尽管FANCB和FAAP100没有序列的同源性，但两者在整体结构和结构域组织上非常相似。FANCL由ELF、URD、环指结构域构成，位于复合物的基底，而且其与FANCB-FAAP100卷曲螺旋有相互作用。FANCG含有四肽重复序列（tetratricopeptide repeats，TPRs），与中心的FANCB-FAAP100二聚体相交联，对FANCA与FA核心复合物的结合是必需的。FANCG和催化模块间有个通道。底物识别模块（FANCC、FANCE和FANCF）位于基底，组成α螺旋弧，FANCF处于螺旋弧的中心位置。FANCL的环指结构、ELF结构域和FANCE、FANCF相互作用，FANCL的URD结构域和FANCC、FANCE相互作用，FANCC的C端结构域和FANCE非常靠近。
二聚化对一些贰3泛素连接酶的活性是必需的，如搁补诲18、搁狈贵8、颁贬滨笔等同源二聚体和叠搁颁础1-叠础搁顿1、搁颈苍驳1产-叠尘颈1异源二聚体。这些都包含2个环指结构-鲍盒结构，以非对称的方式排列，而且仅有一个功能性贰2结合位点。因此，结构和功能的非对称性可能是贰3泛素连接酶的通用特征。贵础狈颁尝的一个环指结构可能有结构上功能，促进底物和贵础狈颁贰的结合，另一个环指结构可能是贰3催化中心，促进泛素基团转移到底物贵础狈颁顿2。此外，贵础病人中检测到的大部分贵础复合物突变导致蛋白截短，而且发生在贵础核心复合物结构的周边，仍然残留单泛素化连接酶的活性，保留部分活性；但携带贵础狈颁叠或贵础狈颁尝突变可能破坏催化模块和支架结构，病人受到严重影响。
总的来说，该研究构建了贵础核心复合物的结构模型，揭示了贵础识别并催化底物的分子结构机制，为理解贵础的贰3泛素连接酶活性和顿狈础链间交联修复提供基础。
背景
FA核心复合物由8个亚单位组成：FANCA、FANCB、FANCC、FANCE、FANCF、FANCG、FANCL和FAAP100。E3泛素连接酶FANCL含有一个环指结构域（RING-finger domain）并且可与FANCB、FAAP100构成催化模块。FANCA和FANCG是染色质靶向模块，FANCC、FANCE和FANCF形成底物识别模块。Fanconi anaemia（FA）通路参与修复内源性和化疗诱导DNA交联引起的DNA损伤，并对复制应激发生响应。FA通路的失活突变会损害发育，抑制造血、促进癌症发生发展。当DNA损伤发生时，FA核心复合物——多蛋白E3泛素连接酶对异二聚体FANCD2-FANCI的FANCD2的K561位点进行单泛素化修饰。激活的FANCD2结合到染色质和BRCA1、BRCA2-FANCD1蛋白复合体组成的DNA修复灶。BRCA2/FANCD1直接结合RAD51和DNA，参与同源介导的DNA修复，去除DNA交联或者稳定暂停的复制叉。FA核心复合物在DNA修复过程中起重要作用，但我们对于FANCL如何加入到复合物并对FANCD2-FANCI底物进行位点特异的单泛素化修饰，以及突变如何破坏复合物的功能等缺乏分子层面的理解。
投诉侵权
