清华大学Nature子刊发表重要研究成果

高等生物的细胞核负责储存基因组DNA，这些DNA环绕着由四种组蛋白组成的八聚体，形成碟状的核小体结构。基因组DNA以这样的形式包装成为染色质，使DNA受到良好的保护。但在这种紧密包装的状态下，转录、修复和复制酶难以接触DNA，基因无法得到有效表达。细胞为此配备了能够调节核小体稳定性的分子机制，比如染色质重塑蛋白。

在真核细胞中，SWI2/SNF2家族的蛋白通过移动、去除和重建核小体调控大量的核酸事务。这些蛋白具有两个RecA-like核心结构域，将ATp水解、DNA易位与染色质重塑关联起来。清华大学的研究团队七月十一日在Nature Structural & Molecular Biology杂志上发表文章，揭示了染色质重塑蛋白Swi2/Snf2在静息状态下的晶体结构。文章的通讯作者是清华大学生命科学院的陈柱成（Zhucheng Chen）教授。

研究人员从嗜热毁丝菌（Myceliophthora thermophila）获取Snf2进行结构生物学研究。数据显示，Snf2的两个RecA-lik核心结构域堆叠在一起，其ATp结合模体彼此分开。这说明基态Snf2是没有活性的。研究人员还鉴定了Snf2的一些DNA结合元件，发现这些元件完全暴露在溶剂中。这意味着Snf2蛋白已经为迎接底物做好了准备。

进一步研究表明，Snf2的催化核心有很高的染色质重塑活性，不过这种活性受到N端HSA结构域的抑制。研究人员指出，Snf2催化核心是有效的重塑机器，静息状态表现为失活构象，需要较大的构象改变来激活。

近年来，中国研究团队在结构生物学领域获得了多项重要的研究成果。去年五月中国科学院和日本冈山大学发表了Science封面文章，展示了一个重要蛋白超复合体的高分辨率晶体结构。植物通过大型蛋白复合体、叶绿素和其他辅因子将光能转化为化学能量。捕光复合物LHC I包围着光系统I（pSI）并为其捕获阳光，在高等植物的光合作用中起到了关键性作用。LHC I会将自己吸收的能量传递给pSI核心，在那里以接近100%的效率转换为化学能量。研究人员对豌豆pSI-LHC1进行了结构分析，获得了分辨率高达2.8 Å的晶体结构，为人们提供了大量的宝贵信息。文章的通讯作者是中科院植物研究所的匡廷云（Tingyun Kuang）院士和冈山大学的Jian-Ren Shen教授。（更多详细信息参见：中科院院士发表Science封面文章）

去年十月，清华大学生科院的高宁研究员和雷建林教授在Nature Structural & Molecular Biology杂志上发表文章，为人们解析了一种重要的核糖体分解因子。不利的细胞条件往往会使核糖体在mRNA上出现与生产无关的停滞，而这种因子能够在压力条件下挽救这些核糖体。大肠杆菌E. coli的HflX是一种功能未知的GTpase。研究人员通过快速动力学和冷冻电镜（cryo-EM）研究了大肠杆菌E. coli的HflX蛋白。研究显示，HflX是一种热激诱导的核糖体分解因子，其作用方式与I类释放因子非常相似。（更多详细信息参见：清华高宁研究员连发多篇Nature及子刊文章）

呼肠孤病毒（Reoviridae）的蛋白衣壳包装着分节段的双链RNA基因组，并且通过TEC进行内源性mRNA合成。加州大学洛杉矶分校的周正洪教授和华南农业大学动科院的孙京臣教授去年十月在Nature杂志上发表文章，通过冷冻电镜技术揭示了这种双链RNA病毒的基因组和TEC结构。周正洪教授是著名的华人科学家，主要研究方向是利用冷冻电镜技术对病毒和大分子复合物进行高分辨的结构和功能研究，曾在Science，Nature，pNAS等国际知名杂志发表多篇论文。（更多详细信息参见：华南农业大学Nature发表重要成果）

作者简介：

陈柱成 博士 教授，博导，****

学习和工作经历：1998 南开大学 化学系 学士；2009康奈尔大学（Cornell University) 生物化学与结构生物学 博士；2008-2011 西南医学中心(HHMI/UT Southwestern Medical Center) 博士后；2011- 清华大学教授。主要科研领域与方向：细胞骨架体系不仅推动细胞分裂、细胞迁移等多种细胞运动，而且在细胞核中调控着基因的表达以及染色体的组织。我的实验室主要使用结构生物学等方法研究：1）原核和真核细胞骨架蛋白的结构与动态行为的调控机理 2）核骨架蛋白的结构以及在染色质重塑中的作用 3）胞质分裂中的生物大分子机器的运转机理。

生物通编辑：叶予

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