著名学者庄小威Nature解析核小体重塑

　　来自哈佛大学的研究人员在新研究中探究了ISWI染色质重塑因子协调重塑核小体的机制。研究结果发表在6月29日的《自然》（Nature）杂志上。

　　文章的通讯作者之一是著名的华裔女科学家，哈佛大学庄小威（Xiaowei Zhuang）教授，庄教授早年毕业于中国科技大学少年班，34岁的时候就成为了哈佛大学正教授，并入选了2013年公布的84位新晋美国科学院院士名 单，她的当选刷新了最年轻美国科学院华人院士的纪录，可谓是传奇式人物。

　　高 等生物的细胞核负责储存基因组DNA，这些DNA环绕着由四种组蛋白组成的八聚体，形成碟状的核小体结构。基因组DNA以这样的形式包装成为染色质，使 DNA受到良好的保护。但在这种紧密包装的状态下，介导DNA转录、修复和复制的酶难以接触到DNA，使得基因无法得到表达。因此机体内必然存在着使核小 体稳定性发生变化的调节机制以适应不同情况的需要。

　　有一种复合物可以改变核小体稳定性，它们都含有一个DNA依赖的具ATP酶活性的类解旋 酶亚基，通过ATP水解提供动力实现染色质重塑，称为染色质重塑复合物。ISWI(imitation switch)即属于ATP依赖的染色质重塑复合物SWI2/SNF2超家族，它区别于其他SWI2/SNF2相关亚家族的特点是ATP酶亚基ISWI含 有SANT结构域及SLIDE结构域。研究表明，ISWI染色质重塑因子可感知连接区DNA的长度，将这一长度信息以一种ATP依赖性方式转换为对核小体 移动速率的调控，保持核小体间合适的间距，参与细胞核内包括基因表达调控、DNA复制及染色质重塑等众多生物学过程。

　　在这篇文章中，研究人员调查了人类ATP依赖性染色质组装和重塑因子(ACF)感知连接区DNA长度的机制。ACF是ISWI家族成员，其包含一个催化亚基Snf2h和一个辅助亚基Acf1。研究人员发现，ACF是通过核小体组蛋白H4尾部介导催化亚基和辅助亚基之间的相互作用来感知连接区DNA的长度。

　　他 们发现，Snf2h内部一个叫做AutoN的自抑制结构域具有与H4尾部同源的序列，因此H4尾部可通过减轻AutoN结构域的自抑制效应来刺激ACF活 性。 AutoN突变可以破坏ACF对连接区长度的敏感性。添加外源性的H4尾部肽或是删除核小体H4尾部也可减小这种连接区长度敏感性。

　　此外，研究人员证实Acf1以一种N末端结构域依赖性的方式结合H4尾肽和DNA，并且在ACF结合的核小体中连接区DNA延长可减少Acf1接近H4尾部。删除Acf1的N末端部分则可破坏连接区长度敏感性，导致体内严重的生长缺陷。

　　研究发现对于具有短连接区DNA的核小体，Acf1优先结合H4尾部，使得AutoN抑制了Snf2h的ATP酶活性。当连接区DNA变长时，Acf1转而优先结合连接区DNA，释放H4尾部减轻AutoN抑制效应由此激活了ACF。