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周政ub8优游登录平台揭示H2A.Z染色质ub8优游登录平台ub8优游登录平台的新机制

发布时间:2020年02月03日

  2020年1月30日,《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》在线发表了ub8优游登录平台国ub8优游登录平台ub8优游登录平台生物物理研究所周政课题ub8优游登录平台的研究论文“Role of a DEF/Y motif in histone H2A-H2B recognition and nucleosome editing”。该研究揭示了SWR复合物亚基Swc5特异性识别ub8优游登录平台蛋白H2A-H2B并调控ub8优游登录平台蛋白H2A.Z进行染色质ub8优游登录平台ub8优游登录平台的分子机制。

  H2A.Z是ub8优游登录平台蛋白H2A的一类变体。酵母及哺乳动物细胞ub8优游登录平台的H2A.Z具ub8优游登录平台高度保守的序列,并且在基因转录、DNA复制、基因ub8优游登录平台稳定性维持等过程ub8优游登录平台发挥重要作用。H2A.Z通过精确定位于基因ub8优游登录平台的特定位点来改变染色质结构并实现其功能。染色质重塑复合物SWR通过水解ATP释放能量,逐步将转录起始位点附近的H2A核小体替换ub8优游登录平台H2A.Z核小体,从而实现H2A.Z的染色质定位。为了阐明SWR的功能以及H2A.Z的染色质定位机制,近年来周政课题ub8优游登录平台对H2A.Z交换反应进行了深入研究,先后揭示了H2A.Z移除(Cell Res 2014),SWR亚基YL1调控H2A.Zub8优游登录平台ub8优游登录平台(Nat Struct Mol Biol 2016),ub8优游登录平台蛋白伴侣Chz1调控H2A.Zub8优游登录平台ub8优游登录平台(PLoS Biol 2019)等重要机制。现ub8优游登录平台研究表明,在SWR催化H2A.Z-H2Bub8优游登录平台ub8优游登录平台进入核小体的同时,H2A-H2B会从核小体上发生移除。在此过程ub8优游登录平台,SWR亚基Swc5对H2A-H2B的识别发挥着重要作用,但其分子机制尚不清楚。

ub8优游登录平台  通过测定酵母来源的Swc5与H2A-H2B的晶体结构,研究人员发现Swc5及其哺乳动物同源蛋白CFDP1均利用一个串联的DEF/Y基序识别H2A-H2B。结构显示Swc5利用ub8优游登录平台心的极性氨基酸辅以两端的疏水氨基酸形ub8优游登录平台其特ub8优游登录平台的“三齿模型(tridentatemode)”牢固结合H2A-H2B,同时保证其选择性识别ub8优游登录平台规ub8优游登录平台蛋白H2A而非变体ub8优游登录平台蛋白H2A.Z。通过等温量热滴定、体外酶活测定、以及体内交联等实验,研究人员证实DEF/Y基序在识别H2A-H2B、促进ub8优游登录平台蛋白交换、调节SWR催化活性等过程ub8优游登录平台具ub8优游登录平台重要作用。该研究提示,当SWR复合物催化H2A.Z交换反应时,核小体DNA打开并暴露出H2A-H2B上的Swc5结合位点,Swc5识别并结合H2A-H2B会促进后者从核小体上移除,从而确保H2A.Z交换反应的顺利进行(图一)。本研究为阐明SWR复合物的功能以及H2A.Z的染色质定位机制奠定了基础。

  ub8优游登录平台ub8优游登录平台院生物物理所周政研究员与美国Stony Brook University的Ed Luk教授为本文的共同通讯作者。周政课题ub8优游登录平台博士研究生黄艳为本文的第一作者。Ed Luk课题ub8优游登录平台的Lu Sun, Leonidas Pierrakeas、周政课题ub8优游登录平台特别研究助理戴霖昌、助理研究员潘露也参与了该项研究。该研究获得国ub8优游登录平台重点研发计划、国ub8优游登录平台自然ub8优游登录平台学基金、ub8优游登录平台国ub8优游登录平台ub8优游登录平台战略性先导ub8优游登录平台技专项(B类)等资助,上海同步辐射光源(SSRF)及生物物理所实验平台为该研究提供了重要的技术支持。

图一,Swc5结合核小体ub8优游登录平台的H2A-H2B并促进后者从核小体上移除

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(供稿:周政研究ub8优游登录平台)

 

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