Importin4 transports histone H3/H4 in complex with Asf1a to the nucleus for chromatin assembly. Importin4 recognizes the nuclear localization sequence located at the N-terminal tail of histones. Here, we analyzed the structures and interactions of human Importin4, histones and Asf1a by cross-linking mass spectrometry (XL-MS), X-ray crystallography, negative-stain electron microscopy, small-angle X-ray scattering and integrative modeling. The XL-MS data showed that the C-terminal region of Importin4 was extensively crosslinked with the histone H3 tail. We determined the crystal structure of the C-terminal region of Importin4 bound to the histone H3 peptide, thus revealing that the acidic patch in Importin4 accommodates the histone H3 tail, and that histone H3 Lys14 contributes to the interaction with Importin4. In addition, we show that Asf1a modulates the binding of histone H3/H4 to Importin4. Furthermore, the molecular architecture of the Importin4_histone H3/H4_Asf1a complex was produced through an integrative modeling approach. Overall, this work provides structural insights into how Importin4 recognizes histones and their chaperone complex.
Importin4 단백질은 염색질 조립이 일어나는 동안 Asf1a와 복합체를 이룬 히스톤 H3/H4를 핵으로 운반한다. Importin4는 히스톤 꼬리 부분에 있는 핵 배치서열을 인지 한다고 알려져 있다. 본 연구는 인간 Importin4 단백질 구조를 X-선 결정 방법으로 규명하였으며 Importin4와 히스톤 H3/H4_Asf1a 복합체의 결합을 교차결합-질량분석기, 음성 염색법 전자 현미경, 소각 X-선 산란 및 통합 모델링을 방법을 사용하여 분석하였다. 가교결합-질량분석기 데이터는 Importin4의 말단영역이 히스톤 H3 꼬리부분과 광범위하게 가교결합 하고 있음을 보여주었다. 우리는 Importin4 말단 부분과 히스톤 H3 펩티드의 구조를 규명함으로써 Importin4의 산성패치에 히스톤 H3 꼬리가 배치 되어 있음을 보여주었으며 히스톤 H3의 14번 라이신이 Importin4와의 결합에 중요한 잔기임을 확인하였다. 게다가 Asf1a 단백질이 Importin4에 대한 히스톤 H3/H4의 결합을 조절 함을 보여주었다. 더불어 통합적 구조 모델링 방법을 통하여 Importin4_H3/H4_Asf1a 복합체의 전체 구조를 제시하였다. 종합적으로 이 연구는 어떻게 Importin4 단백질이 히스톤과 히스톤 샤페론 복합체를 인지하는가에 대한 구조적 통찰력을 제공한다.
