染色質(zhì)重塑因子在細(xì)胞核小體動態(tài)調(diào)節(jié)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，對染色質(zhì)包裝、轉(zhuǎn)錄、復(fù)制和 DNA 修復(fù)都至關(guān)重要。
2025 年 6 月 4 日，清華大學(xué)生命學(xué)院陳柱成團(tuán)隊與郗喬然團(tuán)隊合作，在國際頂尖學(xué)術(shù)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(xì)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(jié)構(gòu)高度動態(tài)可塑，核小體在復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、DNA 損傷修復(fù)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(hù)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(fù)合物的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)為其底物選擇性提供了機(jī)制上的見解。SMARCAD1 通過多個家族特異性元件與六聚核小體結(jié)合，這些元件對于體外和細(xì)胞內(nèi)的功能至關(guān)重要（例如對胚胎干細(xì)胞多能性的維持）。該研究還發(fā)現(xiàn)，SMARCAD1以無活性構(gòu)象的形式與典型核小體結(jié)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(fù)合物與 H2A-H2B 協(xié)同作用，促進(jìn) SMARCAD1 在核小體重塑中的活性。
SMARCAD1的亞核小體偏好性及其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)
總的來說，這些研究結(jié)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(jìn)行重塑。
清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)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(xué)生命科學(xué)學(xué)院、清華-北大生命科學(xué)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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