上海光源生物大分子晶体学线站用户在染色质重塑蛋白研究上取得重要进展

2016年12月6日，清华大学生命学院、结构生物学高精尖创新中心陈柱成研究组在《自然》（Nature）发表题为“Structure and regulation of the chromatin remodeller ISWI”的研究论文。该工作利用上海光源生物大分子晶体学线站（BL17U1）解析了嗜热酵母的ISWI蛋白以及ISWI蛋白与组蛋白H4复合物的原子分辨率结构；结合相应的生化实验，揭示了ISWI蛋白的自抑制、被底物识别与激活以及感知接头DNA的长度，发挥染色质组装功能的分子机理。

染色质是真核生物的生命蓝图。染色质重塑蛋白利用ATP水解的能量，改变染色质结构，参与生命蓝图的绘制和重绘。ISWI是多个染色质重塑复合物的催化亚基。ISWI驱动核小体在基因组DNA上滑动，调控基因转录、异染色质形成、X-染色体失活以及其它重要的染色质活动。ISWI蛋白的催化核心是一个自主的染色质重塑分子机器，其运作受严格的调控。ISWI活性受到AutoN结构域和NegC结构域的抑制作用，确保ISWI分子机器在没有结合底物时不会消耗ATP的能量。这些抑制作用分别被底物核小体的组蛋白H4尾巴和接头DNA拮抗。然而，组蛋白H4的乙酰化修饰削弱其对ISWI激活，这些多层次的调控作用确保细胞形成正确的高级染色质结构，保证正常的生命活动。

该研究揭示了ISWI的AutoN包含两个抑制元件，均与core2结合，使得ISWI处于抑制状态。组蛋白H4尾巴与core2的一个负电荷表面结合，与其中一个AutoN抑制元件有竞争关系，从而解析了H4激活ISWI以及乙酰化作用细调ISWI活性的分子机理。进一步生化研究表明ISWI蛋白的NegC与core2存在相互作用，这种相互作用是ISWI蛋白通过HSS结构域感知接头DNA长度、发挥染色质组装功能的分子基础。（生命科学部 供稿）

　　图：嗜热酵母ISWI蛋白的晶体结构 

原文链接：http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature20590.html