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Nature子刊:中科院生物物理所周政课题组等发表组蛋白变体的染色质组装机制研究成果

摘要 : 2016年3月14日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Structural & Molecular Biology》杂志上在线在线发表中国科学院生物物理研究所周政课题组与美国霍华德休斯医学研究所Janelia研究中心的Carl Wu研究员合作发表题为“Structural basis of H2A.Z recognition by SRCAP chromatin remodelling subunit YL1”的研究论文。

 2016年3月14日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Structural & Molecular Biology》杂志上在线在线发表中国科学院生物物理研究所周政课题组与美国霍华德休斯医学研究所Janelia研究中心的Carl Wu研究员合作发表题为“Structural basis of H2A.Z recognition by SRCAP chromatin remodelling subunit YL1”的研究论文。该研究解析了YL1与组蛋白变体H2A.Z-H2B二聚体形成的三元复合物的1.9-Å分辨率晶体结构。通过生物化学、生物物理、酵母遗传学等多种方法,研究人员证明H2A.Z的C端序列中与常规核小体不同的3个氨基酸残基是YL1-Z对其进行优先识别的决定因素。本研究揭示了一种全新的H2A.Z特异识别机制并探讨了H2A.Z的传递机制。生物物理研究所博士研究生梁小平、单珊、潘璐和赵继成为论文共同第一作者,周政研究员和Carl Wu为论文共同通讯作者。

为了被微小的细胞核空间所容纳,真核细胞的遗传物质DNA必须经历反复折叠,形成高度聚集的染色质;同时,为了确保各种基因表达调控因子与DNA进行相互作用,染色质也必须经常处于开放状态。要实现染色质结构的动态变化,细胞必须具有调节染色质结构的聚集和开放状态的能力。染色质的基本单位核小体由四种常规组蛋白H2A, H2B, H3, H4,以及长度为147 bp的DNA组成。染色质重构复合物SRCAP可以催化组蛋白变体H2A.Z对染色质中的H2A进行替换,造成染色质结构的改变。研究SRCAP催化的H2A.Z染色质组装对理解染色质结构的调控机制具有重要意义。

H2A的组蛋白变体具有多种类型,其中以对H2A.Z的研究最为深入。不同物种来源的H2A.Z与常规核小体H2A的序列相似性约为70%。H2A.Z与基因转录、基因沉默、异染色质建立、DNA损伤修复、基因组稳定性维持等生命进程以及疾病发生密切相关。哺乳动物的SRCAP复合物利用水解ATP产生的能量移除常规核小体中的H2A-H2B二聚体,同时将H2A.Z-H2B二聚体嵌入染色质,从而完成H2A.Z的染色质组装。SRCAP复合物的YL1亚基能够特异识别H2A.Z-H2B,并且是H2A.Z进行染色质组装必需的功能亚基。

图示:YL1-Z-H2A.Z-H2B的复合物结构(左图)以及SRCAP复合物对H2A.Z-H2B二聚体进行识别和传递的基本模型示意图(右图)。

原文链接:

Structural basis of H2A.Z recognition by SRCAP chromatin-remodeling subunit YL1

原文摘要:

Histone variant H2A.Z, a universal mark of dynamic nucleosomes flanking gene promoters and enhancers, is incorporated into chromatin by SRCAP (SWR1), an ATP-dependent, multicomponent chromatin-remodeling complex. The YL1 (Swc2) subunit of SRCAP (SWR1) plays an essential role in H2A.Z recognition, but how it achieves this has been unclear. Here, we report the crystal structure of the H2A.Z-binding domain of Drosophila melanogaster YL1 (dYL1-Z) in complex with an H2A.Z–H2B dimer at 1.9-Å resolution. The dYL1-Z domain adopts a new whip-like structure that wraps over H2A.Z–H2B, and preferential recognition is largely conferred by three residues in loop 2, the hyperacidic patch and the extended αC helix of H2A.Z. importantly, this domain is essential for deposition of budding yeast H2A.Z in vivo and SRCAP (SWR1)-catalyzed histone H2A.Z replacement in vitro. Our studies distinguish YL1-Z from known H2A.Z chaperones and suggest a hierarchical mechanism based on increasing binding affinity facilitating H2A.Z transfer from SRCAP (SWR1) to the nucleosome.

来源: Nature Structural & Molecular 浏览次数:0

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