清华大学青年教授最新发表Nature文章

　　

生物通报道：来自清华大学生科院，蛋白质科学教育部重点实验室等处的研究人员发表了题为“Mechanism of chromatin remodelling revealed by the Snf2-nucleosome structure”的文章，报告了酿酒酵母染色质重塑蛋白SWI2/SNF2与核小体结合的冷冻电镜结构，这将为解析染色质重塑机制提供重要的信息。

这一研究成果公布在4月19日的Nature杂志上，由清华大学生科院陈柱成教授研究组完成，陈柱成教授曾师从著名结构生物学家尼古拉－帕夫拉提奇，研究DNA损失修复以及DNA同源重组的分子机理。2011年回国参加工作，2012年入选中共中央组织部“****”青年组。当前的主要研究方向包括微丝的动态调控机制，及染色质重组复合物结构与功能。

真核细胞的DNA缠绕组蛋白，形成核小体(nucleosome)，并进一步组装成染色质 (chromatin)，储存在细胞核中。染色质形成对基因组起保护作用。然而，染色质同时妨碍细胞在需要的时候读取这些遗传信息。真核细胞进化出一系列染色质调控因子，它们有的对核小体进行化学修饰 （如乙酰化），有的移动核小体的空间位置，有的交换组蛋白变体，有的甚至拆分核小体。

其中染色质重塑蛋白SWI2/SNF2 家族能通过移动、去除和重建核小体调控大量的核酸事务。此前陈柱成教授研究组在Nature Structural & Molecular Biology杂志上发表文章，揭示了染色质重塑蛋白在静息状态下的晶体结构（ 清华大学Nature子刊发表重要研究成果）。

去年他们还在Nature上报道了染色质重塑蛋白ISWI的结构和调控机制。指出N端AutoN结构域含有两个抑制性元件，它们共同结合core2结构域，使酶保持在失活构象。H4与core2结构域的结合位点与其中一个AutoN结合位点一致，这解释了H4激活ISWI的机制。C端NegC结构域参与了core2结构域的结合，作为ISWI的变构元件对核小体外DNA长度进行应答（ 清华大学陈柱成课题组Nature发表结构生物学重要研究成果）。

在此基础上，研究组成员报道了酿酒酵母染色质重塑蛋白SWI2/SNF2与核小体结合的冷冻电镜结构。结构显示，Snf2的两个核心结构域在与核小体结合时会发生重新排列，这表明这种酶被激活。而核心结构域则通过两个引导Brace螺旋相互作用，这对于ATP水解耦合到染色质重塑结构上十分关键。

此外，研究人员还发现Snf2主要是通过主要结构域裂缝中的解旋酶mofis与核小体的一个DNA环磷酸酯主链结合，这表明存在一种跨越不同重构体底物接合的保守机制。Snf2通过带正电的表面与第二DNA环作用，由此研究人员认为这是一种将重构体锚定在核小体固定位置的新机制，同时Snf2在结合部位令核小体DNA变形，引发底物进行重塑反应。

这些发现将为解析染色质重塑机制提供重要的信息。

作者简介：
陈柱成 博士
教授，博导，****

1998 南开大学 化学系 学士
2009 康奈尔大学（Cornell University) 生物化学与结构生物学 博士
2008-2011 西南医学中心(HHMI/UT Southwestern Medical Center) 博士后
2011- 清华大学教授

主要科研领域与方向
我们实验室有两个主要研究方向：染色质生物学(chromatin biology)和细胞分裂(Cell division)。 真核细胞的DNA缠绕组蛋白，形成核小体(nucleosome)，并进一步组装成染色质 (chromatin)，储存在细胞核中。染色质形成对基因组起保护作用。然而，染色质同时妨碍细胞在需要的时候读取这些遗传信息。真核细胞进化出一系列染色质调控因子，它们有的对核小体进行化学修饰 （如乙酰化），有的移动核小体的空间位置，有的交换组蛋白变体，有的甚至拆分核小体。我们实验室利用多种生物物理和生物化学手段研究这些染色质调控因子的结构、工作机理以及生物学功能。

真核细胞分裂时，微管(microtubule)细胞骨架体系发出信号，使细胞在正确的时间和正确的地点形成收缩环(contractile ring), 驱动细胞膜内陷，从而把染色体平均分配到两个子细胞中。我们实验室研究这条从微管到收缩环，调控细胞分裂面位置的关键信号通路的分子机理。

原文标题：

Mechanism of chromatin remodelling revealed by the Snf2-nucleosome structure