TAL1/SCL是碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)转录因子家族中的一员,具有造血功能特异性。在造血过程中,TAL1/SCL决定着造血干细胞(HSCs)的生成以及维持其自我更新修复的能力,并在红细胞的末端分化过程中起着重要的调控作用。另外,TAL1/SCL在T细胞发育过程中的异常表达会导致T细胞急性淋巴细胞白血病的发生。TAL1的活性主要受与其互作的共激活因子或共抑制因子的调控,这种调控作用对于造血细胞的分化进程具有决定性作用,然而,对于如何调控TAL1与其共抑制因子或共激活因子间的相互作用还不清楚。TAL1/SCL转录因子包含一些苏氨酸(Thr)残基和丝氨酸(Ser)残基,它们可以被蛋白质激酶B(Akt)、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)和蛋白质激酶A(PKA)进行磷酸化修饰。其中,丝氨酸172位点(S172)可以特异性地被PKA磷酸化,这个磷酸化作用可以影响TAL1对其某个靶向依赖性DNA的识别,进而在细胞分化的过程中选择性地发挥转录调控作用。TAL1的这种转录活性的调控机理表明,类似的修饰作用也可能决定TAL1与其转录共抑制因子或共激活因子相互作用的能力。为了揭示TAL1与其共调节因子复合物的作用机制以及这个机制的功能紊乱在T细胞白血病产生过程中的作用,我们对TAL1与其共抑制因子LSD1相互作用的分子机制进行了详细的研究。本研究表明,PKA介导的磷酸化作用可以动态地调控TAL1与H3K4去甲基化酶LSD1复合物间的相互作用。TAL1Ser172位点的磷酸化作用能够特异性地破坏TAL1与LSD1的结合,导致造血细胞中的靶基因启动子甲基化水平上升,从而使其抑制靶基因转录激活。在T-ALL细胞中,下调TAL1或LSD1的表达水平会导致TAL1靶基因的抑制作用失活,并伴随着LSD1在靶基因增强子或启动子区域的结合能力下降,而同一位点上的H3K4甲基化作用上升。同样,在PKA激活剂forskolin处理的T-ALL细胞中,由于LSD1与TAL1的相互作用下降,导致靶基因抑制作用失活,而PKA抑制剂H89却使其仍处于抑制状态。另外,与TAL1在转录作用中的双重调节功能一致,在红细胞分化的过程中,TAL1与组蛋白去甲基化酶LSD1的相互作用下降的同时,与组蛋白甲基化转移酶hSET1的结合上升,同时伴随着靶基因上H3K4甲基化修饰作用的增加。我们的研究发现,TAL1与LSD1互作结构域中的Serine172位点的磷酸化作用能够调节TAL1与LSD1间的相互作用,并且这一过程可以通过PKA的介导来完成。这个磷酸化作用能够动态地调节TAL1对LSD1复合物的招募,并直接影响靶基因的转录,而这些基因对于造血祖细胞的分化和T细胞的发育都是十分必要的。PKA的激活剂forskolin能够通过降低TAL1与LSD1间的结合刺激其靶基因的表达,而PKA的抑制剂H89则可以通过抑制启动子的H3K4甲基化水平进而抑制靶基因转录。因此,我们的结果表明PKA介导的磷酸化作用动态调控着TAL1与组蛋白去甲基化酶LSD1的相互作用,并通过调节启动子H3K4甲基化作用控制TAL1靶基因的转录。本论文对PKA的磷酸化作用在TAL1介导的表观遗传调控过程中所发挥的功能,及其在造血细胞的分化进程和T细胞发育的过程中起到的关键决定性作用进行了研究,揭示了TAL1与组蛋白去甲基化酶LSD1间的互作机制,为进一步了解TAL1这个转录因子在调控红细胞分化以及T细胞白血病的发生中的作用提供了理论依据。