三磷酸腺苷酶家族蛋白 2（ATPase family AAA domain-containing protein 2,ATAD2）是一种表观遗传调控因子,也被称为致癌转录因子。ATAD2作为E2F（Eranscription factor 2）、MYC等转录因子、雌激素和雄激素受体的共同激活因子,可以促进下游的基因的表达,形成正反馈信号调控细胞增殖、侵袭和迁移。ATAD2的过表达与肝癌、肺癌、胃癌、前列腺癌、子宫内膜癌、三阴性乳腺癌等多种癌症相关。这使得ATAD2成为癌症治疗的潜在用药靶点。ATAD2主要由两种结构域组成:ATP酶结构域和溴结构域。其中溴结构域由130个高度保守的氨基酸组成,可以特异性识别组蛋白末端的乙酰化赖氨酸位点,进行染色质共价修饰以及调节染色体重构和进行转录调控。ATAD2溴结构域作为一个识别多种乙酰化修饰的染色质阅读器结构域,通常以单体的形式发挥其功能活性。但ATAD2在细胞核内以多聚的形式存在,且ATAD2也需要通过多聚化来实现ATAD2各结构域的功能串联。最近有文献报道含溴域蛋白CBP/P300可以与异常乙酰化组蛋白发生淀粉样聚集,在加入溴结构域抑制剂后,亨廷顿蛋白淀粉样聚集减少,说明溴结构域与其淀粉样聚集的形成有关。溴结构域的聚集状态与功能密切相关,然而其聚集状态与功能的关系却仍未可知。因此了解溴结构域的聚集对阐明其识别和调控乙酰化染色质的机制以及抑制剂的开发都有重要意义。在本文中,我们对ATAD2溴结构域在溶液中的结构特征进行了研究,结果发现:1.ATAD2溴结构域在溶液环境中较高浓度下易聚集并形成多聚体。通过透射电镜、圆二色谱及荧光实验,我们发现透射电镜下蛋白呈短棒、纤维状排列,表明ATAD2溴结构域出现了淀粉样聚集的现象。该现象伴随着蛋白的构象变化,部分二级结构由α-螺旋转化为β-折叠。2.为了探索其聚集机制,我们使用核磁共振技术、荧光光谱法等进一步对ATAD2溴结构域的聚集过程进行了检测,探究分析可能引发或影响淀粉样聚集的多个因素,如温度、浓度、pH、离子强度等。由于ATAD2溴结构域存在三个半胱氨酸,可能会形成分子间二硫键而导致蛋白聚集,因此我们研究了还原剂二硫苏糖醇（DTT）对蛋白淀粉样聚集的影响,结果发现DTT无法阻止该蛋白的聚集,但不同浓度DTT对蛋白结构和聚集速率有很大影响。我们通过半胱氨酸突变发现,去除游离半胱氨酸并不能有效的阻止蛋白发生聚集,但同时敲除ATAD2溴结构域疏水空腔内的二硫键能有效的降低蛋白发生淀粉样聚集速率。上述结果表明蛋白发生淀粉样聚集的主要原因不是由于蛋白分子间二硫键的形成而导致,分子内二硫键结构的转变却延缓了聚集行为的发生,暗示了野生型结构以及二硫键的稳固作用趋利于蛋白聚集。3.我们研究了乙酰化组蛋白H4K5ac对蛋白淀粉样聚集的影响,发现H4K5ac可以显著降低淀粉样聚集,说明与H4K5ac结合可以抑制蛋白发生聚集。因此,我们推测ATAD2溴结构域的聚集行为可能与疏水空腔的功能活动有关,ATAD2溴结构域的淀粉样聚集也可能是其在细胞中行驶功能所需的特性。这一发现可能为ATAD2溴结构域抑制剂的研发提供帮助。