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單分子力譜研究揭示染色質纖維的關鍵中間態(tài)結構

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單分子力譜研究揭示染色質纖維的關鍵中間態(tài)結構

摘要: 　　單分子技術是學習生物分子機器動態(tài)結構和功能的重要手段。中國科學院物理學習所軟物質物理重點實驗室從2002年開始逐步建立起以磁鑷和熒光光譜為主的單分子學習體系，在DNA凝聚（JACS 2006，PRL 2012）、DNA與抗 ...

　　單分子技術是學習生物分子機器動態(tài)結構和功能的重要手段。中國科學院物理學習所軟物質物理重點實驗室從2002年開始逐步建立起以磁鑷和熒光光譜為主的單分子學習體系，在DNA凝聚（JACS 2006，PRL 2012）、DNA與抗癌藥物作用（NAR 2009， PRE 2015）、端粒四聯(lián)體DNA折疊（JACS 2013，ACS OMEGA 2016）以及DNA解旋酶分子機理（EMBOJ 2009，NAR 2015）等多個課題取得了系列進展。最近，他們與中國科學院生物物理學習所李國紅課題組合作，瞄準染色質纖維動態(tài)結構這一難題開展學習，發(fā)現(xiàn)“四核小體”結構單元是染色質折疊過程中形成的一種穩(wěn)定的中間狀態(tài)，并進一步揭示了組蛋白伴侶FACT（Facilitates Chromatin Transcription）的調控作用。
　　真核生物中，基因組DNA通過逐級折疊形成染色質并被包裹在細胞核內；基因轉錄、復制、修復和重組等與DNA相關的生命活動都是在染色質這個結構平臺上進行的。染色質結構具有高度的復雜性、異質性和動態(tài)性。染色質的折疊與調控包含復雜的力學過程，非常規(guī)生化和結構生物學學習手段能夠觸及。在本次合作學習中，生物物理所的學習人員成功建立了具有國際領先水平的染色質體外重建系統(tǒng)，物理所的學習人員將單分子磁鑷的測量精度提高到1納米，實時跟蹤和解析了染色質纖維組裝的動態(tài)過程和力學基礎。實驗中通過施加約3X10-12牛頓的拉力調節(jié)染色質纖維的力學平衡，發(fā)現(xiàn)染色質纖維在折疊/去折疊的動態(tài)平衡中會形成一個穩(wěn)定的四聚核小體結構單元，并揭示了四聚核小體的兩種折疊路徑（圖1）；進一步的實驗表明這個結構單元受到組蛋白伴侶FACT的調控。該學習首次實時跟蹤和解析了染色質纖維結構動態(tài)調控的力學基礎和動力學過程，在原有的“beads-on-a-string”初級折疊模型的基礎上提出了“tetranucleosomes-on-a-string”的中間態(tài)結構模型，為后續(xù)進一步探討各種表觀遺傳因子動態(tài)調控染色質纖維結構的分子機制奠定了堅實的基礎。
　　該學習由中科院物理所/北京凝聚態(tài)物理國家實驗室（籌）的副學習員李偉和學習員李明（物理所）、王鵬業(yè)（物理所）、李國紅（生物物理所）以及陳萍（生物物理所）等合作完成。相關結果發(fā)表在分子細胞（Molecular Cell）雜志。該工作得到了國家自然科學基金、科技部和中科院等的資助。
　　文章鏈接

　　染色質纖維以四聚核小體為結構單元的動態(tài)組裝過程
　　來源:物理學習所　　編輯:葉瑞優(yōu)單分子力譜研究揭示染色質纖維的關鍵中間態(tài)結構  |  責任編輯：蟲子
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