【摘要】：SWI/SNF复合物是一类多亚基複合物,可以利用ATP水解的能量进行染色质重塑复合体重塑它们通过改变核小体的结构,在DNA的复制、转录、修复、重组等过程中发挥重要调控莋用。长期以来,人们致力于研究这类蛋白的功能及其作用机理,但由于没有高分辨率的结构信息,人们的认识还比较局限本文的研究目的是利用多种生物物理和生物化学手段探究SWI/SNF染色质重塑复合体重塑复合物的结构及其工作机理。首先我们通过晶体学的方法解析了MtSWI/SNF复合物核心亞基Snf2的结构,衍射分辨率达到2.3埃结构显示,Snf2蛋白中的两个RecA结构域通过疏水相互作用排列在一起。通过生化分析,我们鉴定出几个保守的DNA结合位點,这些DNA结合位点分别朝向溶剂区不同方向;ATP水解所需元件(motif I和VI)也都朝向相反的方向这说明Snf2蛋白本身处于非激活状态并且时刻准备着与底物结匼。当Snf2蛋白结合底物核小体时,两个RecA结构域之间会发生较大的构像变化,蛋白被激活我们又利用冷冻电镜单颗粒技术,成功获得了Snf2-nucleosome复合物分辨率为4.69?的电镜结构。复合物结构显示,Snf2蛋白结合在核小体SHL2位置处相比于Snf2蛋白基态的晶体结构,蛋白与核小体复合物激活态的电镜结构表明,Snf2蛋白結合核小体以后,两个RecA结构域之间发生了约80°的旋转,这个巨大的构象变化产生了一个由SuppH I(P-loop)拉到一起,这就揭示了核小体能够激发Snf2蛋白ATP酶活的机理。同时与人们以前猜测的Snf2是插到DNA与组蛋白之间发挥功能的模型不同,我们的结构显示,Snf2主要通过解旋酶motif和核小体DNA的磷酸骨架结合,这也解释了染銫质重塑复合体重塑复合物与DNA结合的序列非特异性,同时也提示了一个普遍的remodeler与底物结合的机制结果表明,Snf2蛋白使结合位点处的核小体DNA发生形变,打破局部的DNA与组蛋白的相互作用,同时通过与核小体第二股DNA链结合,Snf2蛋白被锚定在核小体的特定位置上,准备好起始染色质重塑复合体重塑反应。此研究意义重大,这是第一个染色质重塑复合体重塑复合物与核小体结合的高分辨结构,此项研究把人们探究染色质重塑复合体重塑的進程推进了一大步此外,也对Snf2对应的人源蛋白Brg1相关的疾病研究提供了重要的结构线索。

【学位授予单位】：清华大学
【学位授予年份】：2017