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阴阳1(Yin Yang 1,YY1)是一种多功能的转录因子,可以起始、激活或者抑制基因转录,它在多种生物学过程中有着至关重要的作用。阴阳2(Yin Yang 2,YY2)是YY1在小鼠和人类中的旁系同源蛋白,最初是通过DNA和氨基酸的序列经过数据库比对分析发现的。YY2与YY1具有高度的同源性,人源的YY2和YY1在DNA和氨基酸序列水平分别有65%和56%的同源性,其中两者在羧基端的锌指结构域同源性最高。YY2和YY1的功能存在冗余,但也有相反的方面。YY2与YY1相似,既可以激活转录,也可以抑制转录。敲低YY2不仅会促进细胞增殖,也可逆转YY1缺乏时导致的抑制增殖的作用。尽管YY2具有重要的功能,YY2的功能是如何被调控及其调控的分子机制还不明确。之前本实验室报道了甲基转移酶SET7/9能够甲基化YY1两个高度保守的赖氨酸位点K173和K411,SET7/9介导的YY1甲基化在体内体外调节YY1与DNA的结合活性。基于YY1和YY2的同源性,我们推测YY2可能也存在类似的甲基化修饰调控模式。为了寻找甲基化YY2的赖氨酸甲基转移酶,我们通过体外甲基化实验筛选一系列靶向组蛋白H3和H4的赖氨酸甲基转移酶,发现其中SET7/9可以甲基化YY2。接着我们根据SET7/9甲基化位点的共有序列找到了三个潜在的位点K139,K247和K369。通过体内外甲基化实验结合质谱,确定SET7/9可以单甲基化修饰YY2的K247残基位点。LSD1作为第一个被发现的赖氨酸去甲基化酶与SET7/9对组蛋白或者非组蛋白具有相反的活性,因此我们推测LSD1也可能去除SET7/9介导的YY2 K247甲基化,通过体外甲基化实验结合MALDI-TOF质谱,我们发现LSD1可以去甲基化SET7/9介导的YY2K247甲基化。接下来通过EMSA实验发现SET7/9介导的K247单甲基化修饰在体外可以调控YY2和DNA的结合活性,在细胞内通过染色质免疫共沉淀结合高通量测序技术(ChIP-seq)也发现YY2 K247单甲基化可以调控YY2和染色体的结合。我们通过对YY2、SET7/9和LSD1敲除细胞的转录组结合二代高通量测序技术(RNA-seq)并通过随后的生物信息学分析发现YY2与SET7/9共同正向调控的基因群体存在高度的重合性,该群基因同时受到LSD1的负向调控,基因群富集功能分析(Gene Ontology,GO)发现这群基因最富集的功能之一是参与调控细胞增殖。更重要的是,随后的分子生物学实验发现YY2调控的基因转录,细胞增殖和肿瘤生长在一定程度上部分依赖于YY2K247位点的甲基化。另外我们也通过在临床肿瘤数据库(COSMIC)中发现K247位点附近存在氨基酸突变,并通过实验证实了这些突变会改变K247位点的甲基化水平、DNA结合活性及其调控的基因转录,暗示YY2 K247位点的甲基化存在一定的临床意义。综上,本文发现了 YY2蛋白的第一个翻译后修饰位点及其功能,即YY2 K247单甲基化。结果显示在YY2赖氨酸247位点受到甲基转移酶SET7/9和去甲基化酶LSD1的动态调控,并且该位点的甲基化可调控YY2与DNA的结合能力以及与染色体的结合,涉及基因转录调控,细胞增殖,肿瘤生长。