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