A chemical biology toolbox to study protein methyltransferases and epigenetic signaling

doi:10.1038/s41467-018-07905-4

.2019年1月3日；10(1):19.

doi:10.1038/s41467-018-07905-4。

研究蛋白质甲基转移酶和表观遗传信号的化学生物学工具箱

附属公司

¹澳大利亚维多利亚州克莱顿市莫纳什大学生物化学和分子生物学系莫纳什生物医学发现研究所感染和免疫项目，3800。
²加拿大安大略省多伦多市多伦多大学结构基因组学联合会，M5G 1L7。
^三玛格丽特公主癌症中心，大学健康网络，多伦多，安大略省，M5G 2M9，加拿大。
⁴加拿大安大略省多伦多市多伦多大学药理学和毒理学系，M5S 1A8。
⁵结构基因组学联合会，牛津大学，牛津，OX3 7DQ，英国。
⁶目标发现研究所，牛津大学纳菲尔德医学系，牛津，OX3 7FZ，英国。
⁷AbbVie公司，美国伊利诺伊州芝加哥北部沃基根路1号，60064。
⁸西奈山治疗药物发现中心，美国纽约州纽约市西奈山伊坎医学院Tisch癌症研究所药理学和肿瘤学系，邮编：10029。
⁹加拿大安大略省多伦多市安大略癌症研究所，M5G 0A3。
¹⁰美国纽约州纽约市斯隆-凯特琳纪念癌症中心化学生物学项目，邮编：10065。
¹¹康奈尔大学威尔康奈尔医学院药理学专业，美国纽约州纽约市，10021。
¹²加拿大安大略省多伦多市多伦多大学医学生物物理系，M5G 1L7。
¹³澳大利亚维多利亚州克莱顿市莫纳什大学生物化学和分子生物学系莫纳什生物医学发现研究所感染和免疫项目，3800。colby.zaph@monash.edu。
¹⁴加拿大安大略省多伦多市多伦多大学结构基因组学联合会，M5G 1L7。peterj.brown@utoronto.ca。
¹⁵加拿大安大略省多伦多市多伦多大学结构基因组学联合会，M5G 1L7。cheryl.arrowsmith@uhnresearch.ca。
¹⁶玛格丽特公主癌症中心，大学健康网络，多伦多，安大略省，M5G 2M9，加拿大。cheryl.arrowsmith@uhnresearch.ca。
¹⁷加拿大安大略省多伦多市多伦多大学医学生物物理系，M5G 1L7。cheryl.arrowsmith@uhnresearch.ca。

PMID： 30604761
预防性维修识别码： PMC6318333型
内政部： 10.1038/s41467-018-07905-4

研究蛋白质甲基转移酶和表观遗传信号的化学生物学工具箱

塞巴斯蒂安·谢尔等。国家公社. 2019.

.2019年1月3日；10(1):19.

doi:10.1038/s41467-018-07905-4。

附属公司

¹澳大利亚维多利亚州克莱顿市莫纳什大学生物化学和分子生物学系莫纳什生物医学发现研究所感染和免疫项目，3800。
²加拿大安大略省多伦多市多伦多大学结构基因组学联合会，M5G 1L7。
^三玛格丽特公主癌症中心，大学健康网络，多伦多，安大略省，M5G 2M9，加拿大。
⁴加拿大安大略省多伦多市多伦多大学药理学和毒理学系，M5S 1A8。
⁵结构基因组学联合会，牛津大学，牛津，OX3 7DQ，英国。
⁶目标发现研究所，牛津大学纳菲尔德医学系，牛津，OX3 7FZ，英国。
⁷AbbVie Inc.，美国伊利诺伊州北芝加哥市北沃基根路1号，邮编：60064。
⁸西奈山治疗发现中心，药理学和肿瘤科学系，蒂施癌症研究所，伊坎医学院，纽约，纽约，10029，美国。
⁹加拿大安大略省多伦多市安大略癌症研究所，M5G 0A3。
¹⁰美国纽约州纽约市斯隆-凯特琳纪念癌症中心化学生物学项目，邮编：10065。
¹¹康奈尔大学威尔康奈尔医学院药理学专业，美国纽约州纽约市，10021。
¹²加拿大安大略省多伦多市多伦多大学医学生物物理系，M5G 1L7。
¹³澳大利亚维多利亚州克莱顿市莫纳什大学生物化学和分子生物学系莫纳什生物医学发现研究所感染和免疫项目，3800。colby.zaph@monash.edu。
¹⁴加拿大安大略省多伦多市多伦多大学结构基因组学联合会，M5G 1L7。peterj.brown@utoronto.ca。
¹⁵加拿大安大略省多伦多市多伦多大学结构基因组学联合会，M5G 1L7。cheryl.arrowsmith@uhnresearch.ca。
¹⁶玛格丽特公主癌症中心，大学健康网络，多伦多，安大略省，M5G 2M9，加拿大。cheryl.arrowsmith@uhnresearch.ca。
¹⁷加拿大安大略省多伦多市多伦多大学医学生物物理系，M5G 1L7。cheryl.arrowsmith@uhnresearch.ca。

PMID： 30604761
预防性维修识别码： PMC6318333型
内政部： 10.1038/s41467-018-07905-4

摘要

蛋白质甲基转移酶（PMTs）是一类具有治疗相关性的表观遗传调节酶。在这里，我们提供了一组化学探针和相关试剂和数据，以阐明人类和小鼠PMT在细胞研究中的功能。我们的收集提供了抑制剂和拮抗剂，它们共同调节组蛋白H3和H4上的大多数关键调控甲基化标记，为调节细胞表观基因组提供了重要资源。我们描述了探针集合在其效力、选择性和抑制模式方面的综合和比较特征。我们证明了该集合在CD4中的效用⁺T细胞分化分析揭示了单个探针改变多个T细胞亚群的潜力，这可能与T细胞介导的过程（如炎症和免疫肿瘤学）有关。特别是，我们证明了DOT1L在限制Th1细胞分化和维持谱系完整性方面的作用。这种化学探针收集和相关数据形成了研究表观遗传学、炎症及其他领域甲基化介导的信号传导的资源。

PubMed免责声明

利益冲突声明

Paul L.Richardson是AbbVie的员工，持有AbbVio的股票。其余作者声明没有相互竞争的利益。

数字

图1
化学探针总结。一人类PR和SET结构域赖氨酸甲基转移酶（上树）和β-桶折叠酶（下树）的系统进化树。对树进行注释，以显示该集合中抑制PKMT（绿松石圈）、Rossman折叠PKMT（深红色方形）、单甲基和不对称二甲基PRMT（蓝色三角形）、对称二甲基PRMTs（橙色三角形）的化学探针；甲基转移酶蛋白复合物（紫星）。每个目标附近的注释数量等于该目标的化学探针数量。b条本系列化学探针调节的主要组蛋白H3和H4甲基标记的详细覆盖。甲基化赖氨酸（K）和精氨酸（R）残基用粗体标注。书写标记的PMT显示为绿色（PKMT）或蓝色（PRMT）边界，以及抑制这些PMT的化学探针。还包括PRMT5、SETD7和SMYD2的非组蛋白底物（灰色椭圆形）。**c（c）**针对34种SAM依赖性甲基转移酶评估了每种化学探针的选择性。SKI-73和SGC3027是前药，对各自的活性成分进行了选择性测定。另见补充表1-3。山姆*S公司*-腺苷蛋氨酸*S公司*-腺苷同型半胱氨酸、甲基甲醚、甲基二乙醇胺不对称二甲基、甲基二乙醚对称二甲基、me2/3二甲基和三甲基标记由相同的酶书写

图2
化学探针抑制PMT的结构机制。一G9a抑制剂（PDB:3HNA公司（含H3K9底物的GLP）和4NVQ公司（A-366））；SUV420H2（PDB:2007年8月4日（mSUV420H2和H4基板）和SUV420H1（PDB:5氯丁橡胶（A-196））；SETD7（PDB:1O9系列（H3基底）和4JLG公司（PFI-2））；PRMT5（PDB：4GQB（H4基板）和5C9Z型（GSK591）；SMYD2（PDB:3TG5型（p53底物）和5ARG公司（BAY-598））；SMYD3（PDB:5EX0系列（MAP3K2底物）和（BAY-6035））均在底物（肽）结合囊中结合。 b条SGC0946在DOT1L的SAM结合口袋中结合，从而阻止辅因子结合（PDB ID：第三季度（SAM），4应急响应6（SGC0946））。LLY-283还占据了PRMT5-MEP50复合体的SAM绑定袋（PDB ID：4GQB（SAM模拟）和6CKC公司（LLY-283））。**c（c）**蛋白质甲基转移酶的三种不同变构抑制模式。SGC707在变构位点与PRMT3结合，防止酶的激活螺旋（PDB ID：4个RYL). OICR-9429与WDR5结合，并通过破坏WDR5-MLL1-RBBP5复合物来抑制MLL1活性（PDB ID：4秋林1). A-395与PRC2复合物的EED亚单位结合，从而阻止激活肽（PDB ID：5000万)

图3
化学蛋白质组学亲和试剂。一HEK293细胞裂解物中富含MTM7172的蛋白质组（标记为蓝色）的火山图，具有显著的靶点（FDR=0.05，S0 = 0.2）与20μM MS023竞争20μM MS 094阴性对照。标记为紫色的蛋白质表示MS023的已识别直接靶点的已知相互作用体接近显著性阈值。b条（A-395）-NH火山图₂-从G401细胞裂解物中富集的蛋白质组（标记为蓝色），具有显著的靶点（FDR = 0.05，S0 = 0.2）20人参赛 μM A-395相对于20 μM A-395N阴性对照。**c（c）**Jurkat细胞裂解物中富含SGC2077的蛋白质组（标记为蓝色）的火山图，具有显著的靶点（FDR = 0.05，S0 = 0.2）20人参赛 µM SGC0946，关于DMSO控制。d日MS023对目标进行了STRING网络评估。STRING评估中的行表示有证据证明的交互作用，行厚表示置信度（从高到低）。**e（电子）**A-395对目标进行了STRING网络评估。化学生物试剂MTM7172，（A-395）-NH的化学结构₂和SGC2077，见补充表2。另见补充图1

图4
PMT抑制对小鼠和人Th1细胞分化的差异影响。一,b条CD4细胞⁺IFN-γ-YFP报告小鼠脾脏和外周淋巴结中的T细胞在Th0（IL-2）或Th1细胞条件下富集并极化，在没有（Th0）或存在指示探针的情况下（1 微米；红色）或其控件（如果可用；黑色）。一在第4天检测细胞内YFP报告信号（代表IFN-γ表达）的流式细胞术分析。b条用ELISA法分析同一实验上清液中分泌的IFN-γ。每个数据点代表三个生物复制中的一个，显示的数据代表三个独立的实验。**c（c）**,d日CD4细胞⁺在有或无指定探针或其对照物的情况下，在Th0或Th1细胞极化条件下培养三名健康献血者血液中的T细胞。**c（c）**在第4天检测细胞内IFN-γ的流式细胞术分析。d日用ELISA法分析同一实验上清液中分泌的IFN-γ。每个数据点代表三个捐助者中的一个。虚线显示了在没有探针的情况下IFN-γ阳性Th1细胞的平均频率(一,**c（c）**)或上清液中IFN-γ的平均浓度(b条,d日). 显著差异用星号表示，并使用单向方差分析进行计算(*第页 ≤ 0.05, **第页 ≤ 0.01, ***第页 ≤ 0.001).e（电子）所示抑制剂（红色）或对照化合物（黑色）对CD4中H3K27的三甲基化和H3K79的二甲基化的影响的Western blot分析⁺Th1、Th2、Th17、Treg细胞极化条件下的T细胞。有关MW标记的信息，请参见补充图5a-5d。所示数据代表了两个独立实验。误差条代表SEM。另请参见补充图2-5

图5
DOT1L依赖性H3K79me2在谱系特异性启动子处动态调节。一CD4细胞中H3K79me2的分析⁺DOT1L抑制剂SGC0946（1）存在下Th1极化条件下的T细胞 µM）或对照化合物SGC0649（1 µM），时间由western blot测定。b条在与一显著差异用星号表示，并使用单向方差分析进行计算(*第页 ≤ 0.05, **第页 ≤ 0.01). 所示数据代表三个独立实验。**c（c）**Th1细胞基因表达的DOT1L依赖性调节。MA-plot（M（对数比）；A（平均值））比较SGC0649处理和SGC0946处理IFN-γ⁺CD4细胞⁺上下基因Th1极化后的T细胞。点表示SGC0946治疗的CD4中增加（FDR 0.01）或减少1.5倍以上的基因⁺T细胞与经SGC0649处理的CD4相比⁺T细胞。平均表达是三个生物复制的平均值。误差条代表SEM。另请参见补充图3和5

图6
PMT对小鼠CD4的抑制作用综述⁺T细胞分化。数据显示为细胞因子产生（Th1、Th2和Th17细胞分别为IFN-γ、IL-13和IL-17A）或FOXP3表达（Treg细胞）比对照化合物处理（或未处理）细胞增加（黑色）或减少（红色）。所示数据来自两到三个单独的实验，每个实验有三个生物复制品*显著细胞死亡：*第页 < 与DMSO对照组相比，0.05。另见补充图6和7

请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

表观遗传调节剂表征的化学生物学方法。
Barsyte-Lovejoy D、Szewczyk MM、Prinos P、Lima-Fernandes E、Ackloo S、Arrowsmith CH。 Barsyte-Lovejoy D等人。方法酶制剂。2016;574:79-103. doi:10.1016/bs.mie.2016.01.011。Epub 2016年2月16日。方法酶制剂。2016 PMID：27423858
作为化学工具的蛋白质甲基转移酶抑制剂。
罗M。罗M。表观基因组学。2015;7(8):1327-38. doi:10.2217/epi.15.87。Epub 2015年12月8日。表观基因组学。2015 PMID：26646500 免费PMC文章。审查。
癌症组蛋白甲基化的靶向性。
McCabe MT、Mohammad HP、Barbash O、Kruger RG。 McCabe MT等人。《癌症杂志》2017年9月/10月；23(5):292-301. doi:10.1097/PPO.0000000000283。《癌症杂志》2017。 PMID：28926430 审查。
DOT1L控制的细胞脂肪测定和转录延伸与H3K79甲基化无关。
Cao K、Ugarenko M、Ozark PA、Wang J、Marshall SA、Rendleman EJ、Liang K、Wang L、Zou L、Smith ER、Yue F、Shilatifard A。曹凯等。美国国家科学院院刊2020年11月3日；117(44):27365-27373. doi:10.1073/pnas.2001075117。Epub 2020年10月19日。美国国家科学院院刊2020。 PMID：33077595 免费PMC文章。
组蛋白甲基转移酶DOT1L阻止抗原依赖性分化并保护CD8的表观遗传特性⁺T细胞。
Kwesi-Maliepard EM、Aslam MA、Alemdehy MF、van den Brand T、McLean C、Vlaming H、van Welsem T、Korthout T、Lancini C、Hendriks S、Ahrends T、van Dinther D、den Haan JMM、Borst J、de Wit E、van Leeuwen F、Jacobs H。 Kwesi-Maliepard EM等人。美国国家科学院院刊2020年8月25日；117(34):20706-20716. doi:10.1073/pnas.1920372117。Epub 2020年8月6日。美国国家科学院院刊2020。 PMID：32764145 免费PMC文章。

查看所有类似文章

引用人

以组蛋白脱甲基酶JMJD3和UTX为靶点：硒作为宫颈癌的潜在治疗剂。
陈丁、蔡乙、朱毅、马毅、于X、熊J、沈J、铁伟、张毅、郭飞。 Chen D等。临床表观遗传学。2024年4月4日；16（1）:51。doi:10.1186/s13148-024-01665-3。临床表观遗传学。2024 PMID：38576048 免费PMC文章。
PRMT抑制剂促进SMN2外显子7的内含，并与纽辛森协同拯救SMA小鼠。
Kordala AJ、Stoodley J、Ahlskog N、Hanifi M、Garcia Guerra A、Bhomra A、Lim WF、Murray LM、Talbot K、Hammond SM、Wood MJ、Rinaldi C。 Kordala AJ等人。 EMBO Mol Med.2023年11月8日；15（11）：e17683。doi:10.15252/emmm.202317683。Epub 2023年9月19日。 EMBO分子医学，2023年。 PMID：37724723 免费PMC文章。
使用炔烃功能探针对共价半胱氨酸反应抑制剂的药物靶点结合和选择性进行全球评估。
Rothweiler EM、Huber KVM。 Rothweiler EM等人。方法分子生物学。2023;2706:191-200。doi:10.1007/978-1-0716-3397-714。方法分子生物学。2023 PMID：37558950
SETD7通过甲基化FOXA1在前列腺癌中发挥转录抑制物的作用。
Wang Z、Petricca J、Liu M、Zhang S、Chen S、Li M、Besschetnova A、Patalno S、Venkataramani K、Siegfried KR、Macoska JA、Han D、Gao S、Vedadi M、Arrowsmith CH、He HH、Cai C。 Wang Z等。美国国家科学院院刊2023年8月15日；120（33）：e2220472120。doi:10.1073/pnas.2220472120。Epub 2023年8月7日。美国国家科学院院刊，2023年。 PMID：37549269 免费PMC文章。
结直肠癌有机基质生物库允许对个体化治疗反应进行亚型特异性评估。
Farin HF、Mosa MH、Ndreshkjana B、Grebbin BM、Ritter B、Menche C、Kennel KB、Ziegler PK、SzabóL、Bollrath J、Rieder D、Michels BE、Kress A、Bozlar M、Darvishi T、Stier S、Kur IM、Bankov K、Kesserling R、Fichtner-Feigl S、Brüne B、Goetze TO、Al-Batran SE、Brandts CH、Bechstein WO、Wild PJ、Weigert A、Müller S、Knapp S、Tra Janoski Z，Greten FR.（法国）。 Farin HF等人。癌症发现。2023年10月5日；13(10):2192-2211. doi:10.1158/2159-8290.CD-23-0050。癌症发现。2023 PMID：37489084 免费PMC文章。

查看所有“被引用”文章

工具书类

1. Mendenhall EM等。内源性增强子组蛋白修饰的位点特异性编辑。自然生物技术。2013;31:1133–1136. doi:10.1038/nbt.2701。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
1. Arrowsmith CH、Bountra C、Fish PV、Lee K、Schapira M.表观蛋白质家族：药物发现的新前沿。Nat.Rev.药物发现。2012;11:384–400. doi:10.1038/nrd3674。-内政部-公共医学
1. Short J、Ott CJ、Johnstone RW、Bradner JE。解剖癌症表观基因组的化学探针工具箱。Nat.Rev.癌症。2017;17:160–183. doi:10.1038/nrc.2016.148。-内政部-公共医学
1. Arrowsmith CH等人，《化学探针的前景和危险》。自然化学。生物学2015；11:536–541. doi:10.1038/nchembio.1867。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
1. Wesche J，Kuhn S，Kessler BM，Salton M，Wolf A.蛋白质精氨酸甲基化：一种显著的修饰及其去甲基化。细胞分子生命科学。2017;74:3305–3315. doi:10.1007/s00018-017-2515-z。-内政部-公共医学

出版物类型

行动
行动

MeSH术语

行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动

赠款和资金

LinkOut-更多资源

[1] Mendenhall EM等。内源性增强子组蛋白修饰的位点特异性编辑。自然生物技术。2013;31:1133–1136. doi:10.1038/nbt.2701。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[2] Mendenhall EM等。内源性增强子组蛋白修饰的位点特异性编辑。自然生物技术。2013;31:1133–1136. doi:10.1038/nbt.2701。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[3] Arrowsmith CH、Bountra C、Fish PV、Lee K、Schapira M.表观蛋白质家族：药物发现的新前沿。Nat.Rev.药物发现。2012;11:384–400. doi:10.1038/nrd3674。-内政部-公共医学

[4] Arrowsmith CH、Bountra C、Fish PV、Lee K、Schapira M.表观蛋白质家族：药物发现的新前沿。Nat.Rev.药物发现。2012;11:384–400. doi:10.1038/nrd3674。-内政部-公共医学

[5] Short J、Ott CJ、Johnstone RW、Bradner JE。解剖癌症表观基因组的化学探针工具箱。Nat.Rev.癌症。2017;17:160–183. doi:10.1038/nrc.2016.148。-内政部-公共医学

[6] Short J、Ott CJ、Johnstone RW、Bradner JE。解剖癌症表观基因组的化学探针工具箱。Nat.Rev.癌症。2017;17:160–183. doi:10.1038/nrc.2016.148。-内政部-公共医学

[7] Arrowsmith CH等人，《化学探针的前景和危险》。自然化学。生物学2015；11:536–541. doi:10.1038/nchembio.1867。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[8] Arrowsmith CH等人，《化学探针的前景和危险》。自然化学。生物学2015；11:536–541. doi:10.1038/nchembio.1867。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[9] Wesche J，Kuhn S，Kessler BM，Salton M，Wolf A.蛋白质精氨酸甲基化：一种显著的修饰及其去甲基化。细胞分子生命科学。2017;74:3305–3315. doi:10.1007/s00018-017-2515-z。-内政部-公共医学

[10] Wesche J，Kuhn S，Kessler BM，Salton M，Wolf A.蛋白质精氨酸甲基化：一种显著的修饰及其去甲基化。细胞分子生命科学。2017;74:3305–3315. doi:10.1007/s00018-017-2515-z。-内政部-公共医学

将引文保存到文件

电子邮件引文

添加到集合

添加到我的书目

您保存的搜索

为外部引文管理软件创建文件

您的RSS源

研究蛋白质甲基转移酶和表观遗传信号的化学生物学工具箱

附属公司

研究蛋白质甲基转移酶和表观遗传信号的化学生物学工具箱

作者

附属公司

摘要

利益冲突声明

数字

类似文章

引用人

工具书类

出版物类型

MeSH术语

物质

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

其他文献来源

研究材料

摘要

利益冲突声明

数字

类似文章

引用人

工具书类

出版物类型

MeSH术语

物质

相关信息

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

其他文献来源

研究材料