Defining the NSD2 interactome: PARP1 PARylation reduces NSD2 histone methyltransferase activity and impedes chromatin binding

doi:10.1074/jbc.RA118.006159

.2019年8月16日；294(33):12459-12471.

doi:10.1074/jbc。RA118.006159。 Epub 2019年6月27日。

定义NSD2相互作用体：PARP1 PAR化降低NSD2组蛋白甲基转移酶活性并阻碍染色质结合

黄晓晓¹, 理查德·德勒杜克², 卢卡·福内利², 艾莉莎·舒恩特², 理查德·本内特^三, 尼尔·L·凯勒赫², 乔纳森·德利希特⁴

附属公司

¹佛罗里达州盖恩斯维尔佛罗里达大学健康癌症中心血液/肿瘤科，邮编：32608；伊利诺伊州埃文斯顿西北大学化学系、分子生物科学系和生命过程化学研究所，邮编：60208。
²伊利诺伊州埃文斯顿西北大学化学系、分子生物科学系和生命过程化学研究所，邮编：60208。
^三佛罗里达州盖恩斯维尔佛罗里达大学健康癌症中心血液/肿瘤科，邮编：32608。
⁴佛罗里达州盖恩斯维尔佛罗里达大学健康癌症中心血液/肿瘤科，邮编：32608。电子地址：jdlicht@ufl.edu。

PMID： 31248990
预防性维修识别码：项目经理C6699848
内政部： 10.1074/jbc。118.006159兰特

定义NSD2相互作用组：PARP1 PAR酸化降低NSD2组蛋白甲基转移酶活性并阻碍染色质结合

黄晓晓等。生物化学杂志. 2019.

.2019年8月16日；294(33):12459-12471.

doi:10.1074/jbc。RA118.006159。 Epub 2019年6月27日。

作者

黄晓晓¹, 理查德·德勒杜克², 卢卡·福内利², 艾莉莎·舒恩特², 理查德·本内特^三, 尼尔·L·凯勒赫², 乔纳森·德利希特⁴

附属公司

¹佛罗里达州盖恩斯维尔佛罗里达大学健康癌症中心血液/肿瘤科，邮编：32608；伊利诺伊州埃文斯顿西北大学化学系、分子生物科学系和生命过程化学研究所，邮编：60208。
²伊利诺伊州埃文斯顿西北大学化学系、分子生物科学系和生命过程化学研究所，邮编：60208。
^三佛罗里达州盖恩斯维尔佛罗里达大学健康癌症中心血液/肿瘤科，邮编：32608。
⁴佛罗里达州盖恩斯维尔佛罗里达大学健康癌症中心血液/肿瘤科，邮编：32608。电子地址：jdlicht@ufl.edu。

PMID： 31248990
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摘要

NSD2是一种组蛋白甲基转移酶，专门将组蛋白H3赖氨酸36（H3K36me2）二甲基化，这是一种与基因激活相关的修饰。t（4；14）多发性骨髓瘤（MM）中NSD2的显著过度表达和急性淋巴细胞白血病中发现的NSD2激活突变与基因激活、转录和DNA损伤修复的改变显著相关。NSD2可能通过其影响关键细胞过程的伙伴蛋白仍不明确。在本研究中，我们利用基于邻近性的标记（BioID）结合无标记定量MS来识别MM细胞中高置信NSD2相互作用伙伴。识别出的前24个蛋白质涉及维持染色质结构、转录调控、RNA前分裂体组装和DNA损伤。其中，发现了一种重要的DNA损伤调节剂，聚ADP-核糖聚合酶1（PARP1）。研究发现，PARP1和NSD2在损伤后被招募用于DNA双链断裂，H3K36me2标记在损伤部位富集。我们证明，PARP1通过氧化应激的PAR化调节NSD2。体外分析表明，PAR化显著降低了NSD2组蛋白甲基转移酶的活性。此外，NSD2的PAR1化抑制其与核小体结合的能力，并进一步在NSD2调节基因处被招募，表明PARP1调节NSD2定位和H3K36me2平衡。这项工作为PARylation和组蛋白甲基化之间的相互作用提供了明确的证据，并为表征NSD2在DNA损伤反应、转录调控和其他途径中的功能提供了新的方向。

关键词：DNA损伤；NSD2；PARP1；PAR化；表观遗传学；组蛋白甲基化；蛋白质复合物；蛋白质组学。

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利益冲突声明

作者声明，他们与本文的内容没有利益冲突

数字

**图1。**
**BioID识别的NSD2相互作用伙伴。** *A、，*研究设计：将稳定表达NSD2-BirA的TKO对照细胞或TKO-MM细胞培养在添加50μ米生物素48小时，然后裂解。生物素化蛋白被链霉亲和素珠捕获。进行床上胰蛋白酶消化，将所得肽脱盐并通过纳米毛细管LC-MS鉴定。*B、，*稳定表达空载体NSD2或NSD2-BirA的TKO细胞的免疫印迹。由于NSD2-BirA结构包含一个C末端HA标记，HA标记印迹证实了NSD2-Bir a结构在TKO细胞中的表达。*C中，*描述NSD2-BirA细胞和TKO控制细胞中识别的独特和常见相互作用蛋白的维恩图。*D、，*使用EnrichR对根据GO生物过程组织的NSD2-结合伙伴进行基因集富集分析（28）。

**图2。**
**无标签定量MS确定的NSD2-结合伙伴。** *A、，*研究设计：三个稳定表达NSD2-BirA的TKO细胞生物复制品或核定位BirA对照品与生物素培养、裂解并定量。每个样品中等量的总蛋白用于捕获链霉亲和素和胰蛋白酶消化。将得到的肽纯化并通过纳米毛细管LC-MS进行分析，一式三份。高分辨率MS1用于相对肽定量，MS2用于蛋白质鉴定。*B、，*显示了定量蛋白质的火山图。这个x个轴是NSD2-BirA相对于BirA对照的蛋白质丰度的折叠变化。这个年轴（瞬时q个-值）测量NSD2-BirA和BirA对照之间变化的统计置信度。这个*垂直虚线*表示2倍的更改阈值。这个*水平虚线*指示5%的错误发现率。超过阈值的20个核目标被着色*红色.C，*方框图和胡须图显示每个定量蛋白质的信号强度变化。治疗引起的变化（NSD2-BirA与BirA对照）、生物复制、技术复制或残留（之前描述的任何来源都无法解释的变化）。*D、，*24个高置信NSD2伙伴的基因本体KEGG通路分析。*E、，*BioID IP-MS定性研究1（见图1）和无标签定量研究2的重叠点击维恩图。

**图3。**
**PARP1是NSD2绑定合作伙伴。** *A、，*NTKO和KMS11细胞内源性PARP1和NSD2的相互免疫共沉淀。*B、，*NSD2结合伙伴的火山图，PARP1基底着色绿色PARP1底物信息来自参考文献。以及。*C中，*NTKO细胞分别用0.5和1 m米过氧化氢15分钟并收获以提取核蛋白。然后用聚ADP-核糖结合大域树脂亲和捕获PARP1和NSD2的PARylated蛋白，并进行免疫印迹，如图所示。

**图4。**
**NSD2是PARP1基板。** *A、，*重组NSD2蛋白与PARP1酶和指示的辅因子孵育。反应在室温下孵育10分钟，然后通过免疫印迹分析。*B、，*NAD的影响⁺滴定体外PAR化反应。0.25 μ米NSD2和0.25μ米PARP1与NAD孵育⁺浓度为1μ米, 5 μ米, 10 μ米, 50 μ米, 100 μ米, 500 μ米和1米米在室温下持续10分钟。用所示抗体通过免疫印迹分析反应。*C中，*一个体外组蛋白甲基转移酶检测采用放射性[^三H] SAM，重组NSD2酶。当使用重组PARP1作为底物时，未观察到放射性掺入。纯化核小体用作阳性对照。合并^三H信号归一化为阳性对照。显示了两个独立的实验。

**图5。**
**NSD2的PAR化抑制其酶活性。** *A、，*实验策略示意图。如步骤1所述，NSD2与单个辅因子或与PARP1共同孵育以进行PAR化反应。随后，通过添加奥拉帕利终止反应，并在冰上培养30分钟，如步骤2所示。*B、，*除去三分之一的PAR酰化反应并通过免疫印迹分析以测定PAR酰化。*C中，* ^三添加H标记的SAM和纯化的HeLa寡核小体用于NSD2组蛋白甲基转移酶反应，如步骤3所述，并通过一种过滤结合分析来分析甲基化活性，该分析用于测量^三H标记的甲基。显示了两个独立的实验。

**图6。**
**NSD2的PAR化破坏了其与染色质的联系体外.** *A、，*实验策略示意图。PAR化反应后，允许SAM和生物素化HeLa寡核苷酸与NSD2结合。将链霉亲和素磁珠添加到反应中，并在室温下培养1h。*B、，*通过对NSD2、组蛋白H3K36me2和总组蛋白H4的免疫印迹，捕获并分析生物素化核小体以及结合的NSD2。*C中，*使用ImageJ定量组蛋白H3K36me2带的相对强度。显示了两个独立的实验。

**图7。**
**NSD2的PAR化破坏了其与细胞内染色质的联系。** *A、，*用5μ米Olaparib用0.5 m米过氧化氢处理15分钟，收获后提取核蛋白。然后用聚ADP-核糖结合大域树脂亲和捕获PARP1和NSD2的PARylated蛋白，并进行免疫印迹，如图所示。*B、，*KMS11细胞的核分裂分析。通过NSD2的免疫印迹分析可溶性和不溶性核级分。HDAC2用作可溶性负荷控制，组蛋白H3用作不溶性负荷控制。使用ImageJ定量相对可溶性和不溶性NSD2。*C中，*基于NSD2调节基因的抗NSD2的ChIP-qPCR1月2日以及使用NTKO细胞的CLS2启动子和基因体，无论是否经过过氧化氢处理。IgG作为阴性对照。富集度以总输入DNA的百分比计算。显示了三个独立的生物复制。

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1. Bennett R.L.、Swaroop A.、Troche C.和Licht J.D.（2017）核受体结合SET结构域家族组蛋白赖氨酸甲基转移酶在癌症中的作用。冷泉港。透视。Med.7，a026708 10.1101/cshperspect.a026708-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
1. Kuo A.J.、Cheung P.、Chen K.、Zee B.M.、Kioi M.、Lauring J.、Xi Y.、Park B.H.、Shi X.、Garcia B.A.、Li W.和Gozani O.（2011）NSD2将赖氨酸36处组蛋白H3的二甲基化与致癌编程联系起来。分子细胞44，609–620 10.1016/j.molcel.2011.08.042-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
1. Keats J.J.、Maxwell C.A.、Taylor B.J.、Hendzel M.J.，Chesi M.、Bergsagel P.L.、Larratt L.M.、Mant M.J、Reiman T.、Belch A.R.和Pilarski L.M..（2005）来自MMSET基因座的转录物的过度表达是所有T（4；14）（p16；q32）阳性多发性骨髓瘤患者的特征。血液105，4060–4069 10.1182/血液-2004-09-3704-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
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