染色質(zhì)重塑因子在細胞核小體動態(tài)調(diào)節(jié)中發(fā)揮著關鍵作用，對染色質(zhì)包裝、轉(zhuǎn)錄、復制和 DNA 修復都至關重要。
2025 年 6 月 4 日，清華大學生命學院陳柱成團隊與郗喬然團隊合作，在國際頂尖學術期刊Nature上發(fā)表了題為：Subnucleosome preference of human chromatin remodeler SMARCAD1的研究論文。
該研究發(fā)現(xiàn)了人源染色質(zhì)重塑蛋白SMARCAD1對亞核小體的偏好性，并驗證了SMARCAD1 的這一功能對小鼠胚胎干細胞多能性維持的重要作用。
核小體（nucleosome）是真核生物染色質(zhì)的基本單元，經(jīng)典的核小體由147 bp DNA 纏繞組蛋白八聚體形成，其中組蛋白八聚體由兩拷貝 H2A-H2B 二聚體和一拷貝(H3-H4)2四聚體組成。染色質(zhì)結構高度動態(tài)可塑，核小體在復制、轉(zhuǎn)錄、DNA 損傷修復等過程中經(jīng)歷拆分和重新組裝，從而產(chǎn)生不同的中間態(tài)，例如 DNA 解纏繞（DNA unwrapping）、六聚核小體（hexasome）和四聚核小體（tetrasome）。這些中間態(tài)統(tǒng)稱為亞核小體（subnucleosome），其保護的DNA 片段（90-120 bp）顯著短于完整核小體。
這項最新研究表明，人類染色質(zhì)重塑蛋白SMARCAD1對亞核小體顆粒的底物偏好高于對典型核小體的偏好。
SMARCAD1 與核小體和六聚核小體復合物的冷凍電鏡結構為其底物選擇性提供了機制上的見解。SMARCAD1 通過多個家族特異性元件與六聚核小體結合，這些元件對于體外和細胞內(nèi)的功能至關重要（例如對胚胎干細胞多能性的維持）。該研究還發(fā)現(xiàn)，SMARCAD1以無活性構象的形式與典型核小體結合，這解釋了其對核小體活性降低的原因。值得注意的是，組蛋白伴侶 FACT 復合物與 H2A-H2B 協(xié)同作用，促進 SMARCAD1 在核小體重塑中的活性。
SMARCAD1的亞核小體偏好性及其結構基礎
總的來說，這些研究結果共同揭示了一條染色質(zhì)調(diào)控途徑——通過依賴 ATP 的過程對亞核小體進行重塑。
清華大學生命科學學院陳柱成教授、郗喬然副教授為論文共同通訊作者，清華大學生命科學學院、清華-北大生命科學聯(lián)合中心 2018 級博士生胡鵬晶、2023 級博士生孫菁溪、博士后孫宏瑤和博士后陳康凈為共同第一作者。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09100-0
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