清華大學「青年千人」教授最新發表Nature文章

來自清華大學生科院，蛋白質科學教育部重點實驗室等處的研究人員發表了題為「Mechanism of chromatin remodelling revealed by the Snf2-nucleosome structure」的文章，報告了釀酒酵母染色質重塑蛋白SWI2/SNF2與核小體結合的冷凍電鏡結構，這將為解析染色質重塑機制提供重要的信息。

這一研究成果公布在4月19日的Nature雜誌上，由清華大學生科院陳柱成教授研究組完成，陳柱成教授曾師從著名結構生物學家尼古拉－帕夫拉提奇，研究DNA損失修復以及DNA同源重組的分子機理。2011年回國參加工作，2012年入選中共中央組織部「千人計劃」青年組。當前的主要研究方向包括微絲的動態調控機制，及染色質重組複合物結構與功能。

真核細胞的DNA纏繞組蛋白，形成核小體(nucleosome)，並進一步組裝成染色質 (chromatin)，儲存在細胞核中。染色質形成對基因組起保護作用。然而，染色質同時妨礙細胞在需要的時候讀取這些遺傳信息。真核細胞進化出一系列染色質調控因子，它們有的對核小體進行化學修飾 （如乙醯化），有的移動核小體的空間位置，有的交換組蛋白變體，有的甚至拆分核小體。

其中染色質重塑蛋白SWI2/SNF2 家族能通過移動、去除和重建核小體調控大量的核酸事務。此前陳柱成教授研究組在Nature Structural & Molecular Biology雜誌上發表文章，揭示了染色質重塑蛋白在靜息狀態下的晶體結構。

去年他們還在Nature上報道了染色質重塑蛋白ISWI的結構和調控機制。指出N端AutoN結構域含有兩個抑制性元件，它們共同結合core2結構域，使酶保持在失活構象。H4與core2結構域的結合位點與其中一個AutoN結合位點一致，這解釋了H4激活ISWI的機制。C端NegC結構域參與了core2結構域的結合，作為ISWI的變構元件對核小體外DNA長度進行應答。

在此基礎上，研究組成員報道了釀酒酵母染色質重塑蛋白SWI2/SNF2與核小體結合的冷凍電鏡結構。結構顯示，Snf2的兩個核心結構域在與核小體結合時會發生重新排列，這表明這種酶被激活。而核心結構域則通過兩個引導Brace螺旋相互作用，這對於ATP水解耦合到染色質重塑結構上十分關鍵。

此外，研究人員還發現Snf2主要是通過主要結構域裂縫中的解旋酶mofis與核小體的一個DNA環磷酸酯主鏈結合，這表明存在一種跨越不同重構體底物接合的保守機制。Snf2通過帶正電的表面與第二DNA環作用，由此研究人員認為這是一種將重構體錨定在核小體固定位置的新機制，同時Snf2在結合部位令核小體DNA變形，引發底物進行重塑反應。

這些發現將為解析染色質重塑機制提供重要的信息。