作者 |朱兵（中國科學院生物物理研究所） 真核生物中染色質的基本單位是核小體。 DNA 纏繞在組蛋白八聚體周圍，組蛋白八聚體由乙個組蛋白 （H3-H4）2 四聚體和兩個 H2A-H2B 二聚體組成，1 3 4 轉形成核小體結構。 DNA複製顯然需要將DNA從組蛋白八聚體中剝離出來，但複製叉需要新分離的DNA和組蛋白重新結合並重新形成核小體結構。 這一過程的完成一直是分子生物學領域的乙個重要科學問題，因為核小體是表觀遺傳資訊的載體，對老核小體的重新評估對表觀遺傳資訊的遺傳準確性具有重要意義。 這個問題可以分解為幾個具體問題：1複製後，舊的核小體如何分配給兩個姐妹染色單體？ 他們能回到DNA中的位置嗎？ 2.複製後，舊核小體中的組蛋白如何分布？ 他們會重聚還是會在一起？ 他們再利用的基本單位是什麼？ 3.在複製偶聯核小體組裝過程中確保舊核小體重複使用的分子機制是什麼？ 關於第乙個問題，該領域的共識是：老核小體幾乎平均分布在兩個姐妹染色單體之間，離它們原來的位置不遠，但其機制仍未完全了解。 關於第二個問題，我們小組在10多年前就發現，舊核小體中的組蛋白（H3-H4）2四聚體在複製過程中基本不會解離，但H2A-H2B會解離。 那麼舊核小體再利用的基本單位不會是組蛋白八聚體，而是（H3-H4）2四聚體還是由（H3-H4）2四聚體和H2A-H2b二聚體組成的組蛋白六聚體？ 關於第三個問題，已知MCM複合物中的MCM2可以幫助在舊核小體中重用組蛋白H3和H4，並且FACT複合物也參與複製偶聯核小體組裝，但具體機制尚不清楚。 2024 年 3 月 7 日發表的兩項研究回答了這些問題中未解決的部分。 science china life science該雜誌的信件專欄發表在中國科學院生物物理研究所徐瑞明該研究小組的標題為“.structure of a histone hexamer bound by the chaperone domains of spt16 and mcm2該文章發表了人FACT複合物亞基SPT16、MCM2和組蛋白複合物的晶體結構。 該結構表示舊核小體的重新利用單元應由乙個（h3-h4）組成。由四聚體和 H2A-H2B 二聚體組成的組蛋白六聚體。 這有點令人驚訝，因為一旦 DNA 從組蛋白八聚體中剝離，H2A-H2B 二聚體將在正常鹽濃度下從 （H3-H4）2 四聚體中分離出來。 有趣的是，FACT 複合物中的 SPT16 蛋白與 （H3-H4）2 四聚體和 H2A-H2B 二聚體結合，而 MCM2 與 （H3-H4）2 四聚體結合在先前被移位的 H2A-H2b 二聚體佔據的位置，它們共同穩定組蛋白六聚體結構。 去年徐瑞明跟李國紅朱兵和其他研究小組science該雜誌發表了負責在複製過程中組裝新核小體的CAF1複合物的結構（詳見Bioart報告：專家評論Science丨徐瑞明、李國紅、朱兵、劉朝培揭示了染色質組裝因子CAF-1介導核小體組裝的結構基礎）。 這兩項工作相輔相成，揭示了新舊核小體之間複製和共軛的核小體組裝機制。 
本文由中國科學院生物物理研究所的甘松林博士和助理研究員楊文思共同撰寫，徐瑞明研究員為通訊作者。 同一天，nature香港大學發表在該雜誌上翟元良北京大學高寧李青和康奈爾大學戴碧軒 （Dai Bi Xuan）該研究小組聯合發表了一篇題為“.parental histone transfer caught at the replication fork（詳見BioArt今日推文），發表了酵母的複製體結構，其中SPT16、MCM2和組蛋白六聚體的複雜結構與徐瑞明組部分吻合，表明這種機制從酵母到人類都是保守的。 除了徐瑞明課題組工作的相互印證外，對轉殖結構的分析也回答了我之前提到的另乙個問題，為什麼舊的核小體在複製後能回到原來的位置。 由於負責舊核小體解聚和再利用的分子機制是複製的一部分，因此舊核小體的組蛋白自然保留在複製器中，並進一步呈現到接近剛剛複製的 DNA 亞鏈上原始位置的位置。 
該文章第一作者為北京大學生命科學學院李寧寧，香港大學生物科學學院助理教授翟元良，北京大學生命科學學院高寧教授、李青教授，康奈爾大學戴碧軍教授為共同通訊作者。 原文鏈結：
熱點引擎程式