单分子磁性镊子揭示FACT在基因调节中的双重身份
在真核细胞中,线性遗传DNA缠绕在组蛋白周围,形成稳定的核小体,进一步再被组装成染色质。核小体是阻碍转录机器RNA聚合酶工作一道屏障。
基因转录过程中,核小体首先必须被暂时去除,然后迅速复原。促染色质转录(Facilitates Chromatin Transcription,FACT)也是促进染色质上RNA聚合酶延伸的关键因素。但是,有关FACT执行这一重要功能的机制,我们仍知之甚少。
单分子磁性镊子是研究核酸蛋白质复合物动力学的强有力工具。通过在一个染色质上施加张力,磁性镊子可以方便地对染色质进行拆解,随后研究它们的构造,从而产生每个染色体的力指纹谱。
最近,中国科学院物理研究所的LI Wei和LI Ming教授在时间和空间水平改进了他们自己研制的磁性镊子的分辨率。他们与中国科学院生物物理研究所的李国红教授和陈萍教授合作,调查了在FACT存在时,核小体和染色质纤维的动态,并在单分子水平破译了FACT在塑造核小体与染色质纤维中的作用。
研究人员发现,FACT不仅破坏了核小体结构以便帮助聚合酶通过,而且还能增强核小体形成的可逆性。有FACT在时,核小体在小于8 pN的张力下可以完全展开,远低于缺乏FACT时所需的张力(约15 pN)。
同时,一旦DNA组蛋白发生解离,核小体不能在缺乏FACT的情况下重新组装回完整结构, 相反,在FACT的帮助下,核小体则可以完成重新组装。这表明,FACT的额外功能是将组蛋白与DNA栓在一起,从而形成完整的核小体结构。
通过协调SSRp1和SpT16两个亚基,FACT的双重功能得到进一步证实。综合来看,在DNA转录过程中,FACT对核小体重新“穿绳”以保持组蛋白和DNA稳定通过DNA聚合酶旅程至关重要。
原文检索:Functions of FACT in Breaking the Nucleosome and Maintaining Its Integrity at the Single-Nucleosome Level
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