元素百科KDM5去甲基化酶的底物识别机制为您介绍。12月12日，中国科学院植物逆境生物学研究中心杜嘉木研究小组、中国科学院院士、中国科学院遗传与发展生物学研究所曹晓峰研究小组完成的论文，Structure of the Arabidopsis JMJ4-H3K4me3 Complex Provides Insight into the Substrate Specificity of KDM5 Subfamily Histone 以Demethylases为题，The在线发布 Plant 本研究利用结构生物学、生物化学和细胞生物学，揭示了KDM5亚家族蛋白去甲基化酶的基物识别机制。
组蛋白修饰在生物生长发育过程中起着重要作用，与基因沉默、基因激活、肿瘤生成、染色体形态建成、遗传物质修复等生物问题密切相关。其分子机制的研究为探索生命本质和开发相应的靶点药物提供了理论依据。
过去的研究表明，拟南芥JMJ14是一种含有jumonji结构域的组蛋白H3K4me3的去甲基化酶，属于KDM5亚家族。KDM5亚家族基因是一个重要的抗癌药物靶标，可以促进肿瘤的产生和耐药性，但KDM5亚家族去甲基化酶在植物或动物中的基本识别机制尚不清楚。拟南芥的JMJ14报道了重要的生理过程，如调节开花、RNA介导基因沉默和DNA甲基化，但其基本识别机制尚不清楚。
在研究中，研究人员使用了更准确的酶活测定系统，质谱结果表明JMJ14是H3K4me3和me2的去甲基化酶，对me1没有明显影响。然后用X射线晶体衍射的方法分析了JMJ14处于apo状态和底物复合状态的结构。JMJ14主要是jumonji、helical和C5HC2由三个结构域组成，jumonji和C5HC2结构域的三个酸性氨基酸与组蛋白肽上的H3R2和H3Q5相互作用，形成特异性识别。在这些酸性氨基酸突变后，JMJ14的体内酶活性显著下降，表明这些氨基酸确实参与了底物识别。此外，由于KDM5家族蛋白是抗癌药物的重要目标，其基本识别机制尚不清楚。通过对氨基酸序列和三维结构的比较，JMJ14参与基底识别的氨基酸在KDM5B中非常保守，这表明它们采用了类似的基底识别机制。其酶活性在KDM5B中相应的氨基酸突变后明显下降，证明了上述猜测。本工作不仅分析了以JMJ14为代表的KDM5亚家族H3K4me3去甲基化酶的去甲基化机制，而且为以KDM5为目标的抗癌药物的开发提供了理论基础。
逆境中心质谱平台为上海同步辐射光源国家蛋白质设施BL19U1提供了酶活实验帮助（SSRF）为数据收集提供及时有效的支持。研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委员会和中国科学院的资助。
