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SATB1(special AT-rich binding protein1)是一种真核细胞中的染色质管家和转录调控因子,在胸腺的发育和T细胞的成熟中发挥重要的作用,并可以促进多种肿瘤细胞的生长和侵袭。SATB1通过结合真核基因启动子和调节元件中富含AT碱基的MAR/BUR (matrix attachment region/base-unpairing region)序列,将这些特异性的DNA片段锚定在核基质(nuclear matirx)上,以管理染色质的高级构象,进而在整体水平调控真核基因的表达。然而,作为关键的转录调控因子和脚手架蛋白,SATB1结合DNA的分子机制尚不十分清楚。此外,SATB1的自身多聚化对于其结合目标DNA十分重要,而多聚化的机制也缺乏清晰的描述。因此,在本文中,我们通过结构生物学和生物化学的方法,对SATB1的多聚化及DNA结合机制进行了研究。首先,我们利用晶体学的方法解析了SATB1氨基端多聚化结构域的三维结构。该多聚化结构域与泛素(ubiquitin)结构域极为相似,而非之前认为的PDZ结构域。这个多聚化的结构域被命名为ULD (ubiquitin-like domain)结构域。通过进一步的生化研究,我们发现SATB1利用ULD结构域在水溶液中形成稳定的四聚体,并且四聚化在SATB1对特异性DNA序列的结合中发挥重要的作用。此外,等温热滴定(ITC)实验显示,SATB1四聚体可以同时结合两段目标DNA。基于以上数据,我们提出了一个SATB1通过组织染色质高级构象调控真核基因表达的分子模型。在这个模型中,SATB1可以直接结合启动子区域的MAR/BUR序列,对基因进行局部的表达调控；或者介导染色质环形成,以实现对远距离基因的同步调控。接下来,我们又通过晶体学方法获得另外一个SATB1氨基端模块的三维结构。这个氨基端的分子模块包括一个ULD结构域和一个新发现的CUT结构域。这个新发现的CUT结构域被命名为CUTL (CUT-like)结构域。生化实验显示,SATB1的氨基端区域,SATB1(1-248),可以特异性的结合目标DNA,该区域包含SATB1氨基端起始的70个氨基酸和ULD-CUTL串联结构域。而CUTL结构域中关键氨基酸的突变会破坏SATB1(1-248)对DNA的结合能力。进一步研究表明,与之前报道的CUT1、CUT2及HD串联结构域一样,CUTL结构域对于全长SATB1识别并结合特异性DNA片断同样具有极为重要的贡献。基于这些研究,我们提出了一个SATB1在多个结构域的协同下,识别并结合目标DNA的模型。最后,我们组装了全长SATB1与DNA的复合物,并对该复合物进行了初步的生化分析和结构研究。未来,我们希望解析SATB1-DNA复合物的三维结构,从而清楚的解释SATB1结合DNA的分子机制。综上所述,通过对SATB1的结构和生化研究,我们重新定义了SATB1的结构域组成,并提出了四聚化SATB1特异性结合DNA的分子模型。