Nature：解析核小體的重塑機制

　　在細胞核中，基因組DNA緊緊包裹在核小體上形成染色質，但基因在如此緊密的包裝中是無法表達的。現在德國慕尼黑大學LMU的研究團隊，揭示了局部釋放核小體DNA的分子機制，正是這一機制使染色體DNA得以轉錄。文章發表在本期的Nature雜志上。

　　高等生物的細胞核負責儲存基因組DNA，這些DNA環繞著由四種組蛋白組成的八聚體，形成碟狀的核小體結構。基因組DNA以這樣的形式包裝成為染色質，使DNA受到良好的保護。但在這種緊密包裝的狀態下，介導DNA轉錄、修復和復制的酶難以接觸到DNA，也就無法執行其正常功能。

　　包括組蛋白分子伴侶在內的核小體重塑因子，負責令染色質保持動態，以便進行DNA轉錄等程序。這些因子能夠局部修飾核小體結構，與組蛋白亞基相互作用，甚至能將緊密包裝的DNA從核小體上解開。

　　FACT復合體就是一種保守的組蛋白分子伴侶，是細胞分裂和DNA修復所必須的因子。FACT復合體能夠識別核小體，并在DNA轉錄、復制和修復過程中確保染色質的完整性。FACT能特異性地與H2A-H2B組蛋白二聚體相互作用，這種二聚體是核小體標準結構的一部分。

　　FACT識別H2A–H2B二聚體的能力，是其多種功能的核心。“然而，至今我們還不了解這些組蛋白的識別機制，也不清楚FACT與H2A-H2B相互作用對其功能有何影響，”LMU的Andreas Ladurner教授說。“因此，我們需要了解FACT識別核小體時的結構基礎。”

　　Ladurner及其同事首先分析了FACT 復合體上與H2A-H2B結合的區域(Spt16M)。“這為我們提供了FACT與組蛋白相互作用的一些線索，但這樣的信息還不足以揭示核小體的識別機制，”文章的第一作者Maria Hondele說。“于是，我們又通過高分辨率的X射線晶體技術，分析了FACT與組蛋白二聚體結合時的結構。”

　　晶體結構顯示，FACT的結合阻斷了組蛋白二聚體上的一個關鍵位點，該位點與DNA的親和力很高。研究人員指出，Spt16M區域與組蛋白相互作用，使FACT逐漸侵入核小體，阻斷組蛋白二聚體與DNA的接觸。在此基礎上，FACT使部分核小體發生重塑，增強了“核小體呼吸”現象，使局部DNA從核小體上釋放出來，允許基因進行轉錄。“與傳統觀點不同的是，上述機制并不需要將DNA從核小體上完全解開，而是允許轉錄機器通過核小體，”Ladurner說。研究人員指出，正是借助上述機制，細胞核中的染色體裝配才得以實現動態調節。