Science：中美科学家联手从结构上揭示RSC复合物作用机制

　　控制染色体结构的细胞机器，比如RSC复合物，在大约五分之一的人类癌症中发生突变。如今，在一项新的研究中，来自中国清华大学、北京大学和美国犹他大学医学院的研究人员首次构建出RSC复合物的高分辨率视觉图，阐明了这种多蛋白机器的工作原理及其在健康细胞和癌细胞中的作用。论文通讯作者为清华大学生命科学学院长聘副教授陈柱成（Zhucheng Chen）博士、北京大学生命科学学院教授高宁（Ning Gao）博士和犹他大学医学院亨斯迈癌症研究所癌症研究员Bradley Cairns博士。相关研究结果于2019年10月31日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Structure of the RSC complex bound to the nucleosome”。

RSC-核小体相互作用的可能模式，图片来自PNAS, 2002, doi:10.1073/pnas.162504299。

　　基因表达是所有活的有机体中每个细胞行为的基础。基因表达为细胞提供了协调其行为--包括生长、死亡和对细胞环境变化作出反应---的蓝图。基因表达对于活的健康细胞和癌细胞是必不可少的。但是，癌细胞表达的基因携带着有缺陷的指令，这经常导致生长失控。RSC及其相关复合物是染色体结构和基因表达的关键调节因子。一旦RSC复合物与基因组结合，它就会执行类似机器的运动，暴露染色体中的DNA片段，从而引发基因表达。

　　大约20年前，Cairns发现了RSC复合物，后来通过鉴定出它的许多蛋白组分并揭示了它的类似机器的行为，从而进一步证实了他的发现。

　　如今，在这项新的研究中，这些研究人员确定了这种复合物如何与染色体协同发挥作用。这些发现将会对某些癌症的产生方式提供非常重要的新见解。鉴于RSC复合物在健康细胞和癌细胞中都起着重要作用，如今他们可以准确地可视化观察RSC复合物的高分辨率图，包括它的所有组分。他们能够观察到这种复合物如何与染色体和DNA相互作用以及如何移动。这提供了至关重要的信息，有助于人们了解RSC类似的复合物如何参与癌症的产生。

　　先前的研究揭示了RSC复合物的较低分辨率模型，但许多问题仍未得到解答，包括这种复合物的亚基如何组装并与染色体基因组相互作用。这些研究人员选择了酵母细胞---一种用于研究染色体和基因表达的经典模型系统---作为研究对象。他们使用了新的复杂显微技术，从而使得他们可以高度详细地可视化观察染色体结构。他们开发出多种含有正常和突变形式的RSC复合物的细胞系，这样他们就能够深入地研究RSC复合物。接下来，他们使用低温电镜技术研究了酵母RSC复合物。这种技术使得他们可以在高分辨率的分子水平上观察到大型复杂细胞组分的结构。

　　这些研究人员如今正在使用这些信息来进一步了解RSC复合物及其在癌症中的作用。他们表示，“这项研究对我们理解健康细胞和癌细胞中的染色体基因如何被暴露和表达的能力具有至关重要的意义。这类信息是科学家们用来开发新药物和了解肿瘤基因组特征的过程中的一个关键步骤。”