ISWI调控状态的结构。

本报讯 脱氧核糖核酸（DNA）缠绕组蛋白八聚体形成的核小体是染色质的基本单元。染色质重塑蛋白利用三磷酸腺苷（ATP）水解的能量移动核小体，从而调节染色质结构与基因表达。染色质重塑蛋白包含四个主要家族：SWI/SNF、ISWI、CHD和INO80，它们具有多种生物学功能。其中，SWI/SNF帮助形成开放的染色质，促进基因表达；而ISWI则感知接头DNA的长度，促进等间距核小体阵列排布，推动紧密染色质结构形成。不同的染色质重塑蛋白具有高度保守的马达结构域，是染色质重塑反应的核心。而过度的染色质重塑反应需被抑制，从而避免破坏染色质结构。染色质重塑马达如何克服核小体中组蛋白与DNA的相互作用，滑移核小体的机理并不完全清楚。

4月4日，生命学院教授陈柱成团队在《科学》（Science）期刊上在线发表题为“活跃ATP水解过程中ISWI染色质重塑的结构解析”的研究论文。过往的结构研究可能由于使用不能被水解的核苷酸底物，只捕捉到三种染色质重塑状态（ATP、ADP和Apo）。该研究使用ATP维持DNA滑移，让马达蛋白经历重塑循环中所有可能的构象。研究人员设计了不同浓度ATP实验条件，富集不同状态下的构象，并通过冷冻电子显微镜技术，首次从ATP水解过程中解析出ATP、ADP、ADP*、ADP⁺、ADP*⁺、Apo、Apo*、ADPS和ADPB等九种ISWI结合核小体的动态结构。这九种结构共同组成了迄今最完整的染色质重塑循环模型，为解释染色质重塑中的DNA滑移和刹车机制奠定了基础。

研究人员综合所获得的九种构像，提出一个多步骤染色质重塑模型，包括核心的重塑循环和外围的调控状态。染色质重塑周期中，DNA在ADP和ADP*状态下发生形变，使体系处于高能状态，这是调控染色质重塑活性的关键节点。研究人员认为，核心重塑循环是各染色质重塑蛋白中普遍通用的DNA滑移机制，而外围调控层则为ISWI家族特有。

陈柱成为该论文的通讯作者，生命学院2020级博士生谢悠扬和博士后潘涵为共同第一作者。

（生命学院）