组蛋白翻译后修饰是重要的表观遗传调控机制,其中赖氨酸乙酰化最广为人知,它在转录调控方面具有正向激活作用。最近的研究发现,除了乙酰化修饰外,组蛋白赖氨酸上还有许多脂肪酰化修饰,包括丙酰化、丁酰化和巴豆酰化等。赖氨酸巴豆酰化是一种被质谱鉴定发现在组蛋白上广泛存在的翻译后修饰,同时一些文献报道它在精子发生和失活X染色体激活基因表达等过程中可能具有重要作用,然而,关于它的催化酶及功能则研究甚少。我们的研究重点是赖氨酸巴豆酰转移酶的鉴定及功能研究。通过免疫荧光染色实验筛选,我们发现在已知的组蛋白乙酰转移酶中,CBP/p300和MOF都具有赖氨酸巴豆酰转移酶的活性。同时,为了探究赖氨酸巴豆酰化的进化保守性,我们进行了序列进化分析和实验验证,结果表明酵母中与MOF同源的乙酰转移酶Esa1同样负责催化酵母的组蛋白巴豆酰化修饰。乙酰转移酶能催化组蛋白乙酰化和巴豆酰化使得巴豆酰化的功能研究变得困难。接下来通过p300结合辅酶A的活性中心结构分析和大规模点突变筛选,我们构建了一类新型的CBP/p300突变体,该类突变体丧失了乙酰转移酶活性而保留了巴豆酰转移酶活性。重要的是,通过荧光素酶报告基因实验,我们发现这些CBP/p300突变体仍然具有不依赖于乙酰转移酶活性的促进转录功能。并且,与内源的CBP/p300相比,丧失了乙酰转移酶活性的该类CBP/p300突变体也能增强细胞的转录,它们不仅能增加靶基因启动子区的巴豆酰化修饰还能促进巴豆酰化特异识别蛋白DPF2的招募。总之,我们发现了 CBP、p300和MOF都具有巴豆酰转移酶活性,同时表明MOF是一个进化上保守的巴豆酰转移酶,并且首次用细胞内实验证明了 CBP/p300具有催化非乙酰化的脂肪酰化而促进转录的功能,因此也为将来研究非乙酰化的脂肪酰化在转录及其他生物学过程中的功能提供了新思路。此外,我们还进行了组蛋白赖氨酸脂肪酰化修饰识别蛋白的鉴定研究,发现了 WDR5蛋白特异性结合乙酰化或巴豆酰化的H3多肽,而WDR5是H3K4甲基转移酶MLL/SET复合体的关键蛋白亚基,暗示着WDR5可能作为乙酰化/巴豆酰化和甲基化交互调控的关键桥梁分子。进一步的细胞内实验表明,抑制去乙酰化酶活性而升高细胞组蛋白乙酰化/巴豆酰化修饰水平,会促进H3K4甲基化的发生,相反,敲低乙酰转移酶p300表达或用C646抑制其酶活会导致H3K4甲基化水平降低,这些表明细胞内乙酰化/巴豆酰化修饰对H3K4甲基化的维持是必须的。因此,研究WDR5如何参与脂肪酰化同甲基化之间交互调控的分子机制,将有助于我们揭示脂肪酰化和甲基化之间关联的重要生物学意义。