陈柱成实验室

Snf2-核小体复合物在不同核苷酸状态的整体结构以及核小体滑动模型

　　染色质重塑蛋白利用ATP水解产生的能量移动核小体在基因组DNA的位置，重塑染色质，这对于控制遗传物质的开放性，调节基因转录等方面发挥重要作用。染色质重塑蛋白如何利用ATP水解的能量推动核小体滑移是一个让人困扰的难题。

　　染色质重塑反应是一个耦合ATP水解做机械运动的多步动态过程，其核心问题在于如何克服大量的组蛋白-DNA相互作用，滑动核小体。2016年，我们解析出酵母Snf2以及ISWI马达结构域的晶体结构；2017年，我们解析出Snf2马达结合核小体复合物的冷冻电镜结构，从而首次揭示了马达-核小体的相互作用；2019年，我们解析出在ADP和ADP-BeFx状态下Snf2以及ISWI结合核小体的结构，发现染色质重塑过程中的一个关键DNA移动状态。根据这些发现，我们提出了染色质重塑底层的DNA滑移机制。

　　染色质重塑的两步走”DNA波”模型：第一步，ATP水解，Snf2张开，把DNA从入口端拉进，并在SHL2处储存1bp DNA形变（“DNA波”）；第二步，ATP结合，Snf2关闭，使得DNA形变向出口端传递，就像水波沿湖面传递一样,最终实现DNA对组蛋白的相对移动。这个模型表明Snf2水解一个ATP，移动1bp DNA。同时也解释了DNA移动的方向性机制。