PRMT家族是一组可以对精氨酸胍基上氮原子进行单甲基和双甲基修饰的酶类,现在已在哺乳动物中发现9个成员。根据甲基化产物的不同,可将PRMTs主要分为Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型和Ⅱ型酶都可以催化产生单甲基修饰,不同在于Ⅰ型可以进一步催化产生不对称双甲基化精氨酸(aDMA),而Ⅱ型催化形成对称双甲基化精氨酸(sDMA)。PRMT5是作为Jak2结合蛋白,第一个被分离出来的Ⅱ型甲基转移酶。到目前为止,PRMT1,PRMT3和CARM1等Ⅰ型酶的核心区域的晶体结构已经被解析,但是Ⅱ型酶结构研究至今没有报道。本课题解析了线虫PRMT5的晶体结构,填补了这一研究领域的空白,在得到晶体结构的基础上,通过与Ⅰ型酶的结构比对,并结合功能试验,深入探讨PRMT5对称双甲基化修饰的分子机理。　　 我们解析了结合有SAH的线虫PRMT5全长的晶体结构。线虫PRMT5和人源PRMT5具有高度同源性,而且体外重组蛋白具有很好的对称双甲基修饰活性。从结构上来看,PRMT5包括四个主要的结构域,N端的TIM barrel结构域；C端由三部分组成,Rossmann-fold结构域、β barrel结构域和介于β barrel第一个和第二个β strand中间的dimerization结构域。无论是在晶体中的堆积方式还是通过溶液状态下的分析超离鉴定,PRMT5都是以二聚体的方式存在。　　 在得到晶体结构的基础上,我们开始探讨PRMT5对称双甲基活性的结构机理。通过与Ⅰ型PRMTs的序列比对和催化结构域的细节分析,我们选择在不同物种PRMT5,甚至整个Ⅱ型甲基转移酶中都是高度保守的4个活性关键位点,它们是Phe379,Lys385,Ser503和Ser669,将它们分别突变为在Ⅰ型酶中对应且高度保守的Met,Arg,Tyr和His残基。我们试图通过这样的改变,实现从Ⅱ型酶向Ⅰ型酶的转换。根据体外活性实验结果,我们发现S503Y、V668T和S669H,及以上几个位点组成的双突变和三突变体甲基转移酶的活性都有不同程度的降低,而F379M这个突变却增强了PRMT5甲基转移酶的活性,其活性约为野生型的5倍。　　 进一步用抗体检测发现,F379M突变体同时具有对组蛋白H4R3位点的对称双甲基修饰和非对称双甲基修饰的能力,推测其原因可能是F379M减小了催化过程中甲基转移的空间位阻,降低了对底物甲基化修饰的特异性,使得两种修饰方式都得以存在。当然要实现Ⅱ型到Ⅰ型的完全转变肯定需要其它位点的参与。但总体来讲,PRMT5晶体结构的解析及F379M突变体活性及修饰方式的鉴定具有重要意义,为以后进一步的深入研究打下了良好的基础。