基于冷冻电镜研究SWI/SNF染色质重塑复合体的结构与功能

染色质结构的调控对于真核生物基因表达调控，细胞周期发展，DNA复制、重组和修复都具有至关重要的意义。SWI/SNF复合体是最重要的一类ATP依赖性的染色质重塑复合体，由13个亚基组成，分子量大约1.14 MDa；通过水解ATP提供能量改变核小体的位置和密度。目前对SWI/SNF各个亚基特定的生物学功能、精细结构及其如何改变核小体结构的分子机制还知之甚少。冷冻电镜(cryo-EM)是一种新型的结构生物学的技术和方法，可以捕捉生物大分子在接近生理条件下的不同构象的结构信息，进行生物学功能的动态研究。本课题将主要利用冷冻电镜三维重构技术，通过对酵母SWI/SNF复合体三维精细结构，亚基组成和分布及其如何与核小体、特异转录因子相互作用的深入研究，阐明SWI/SNF复合体改变调控染色质结构的分子机制，为干细胞分化与重新编程的改造提供指导信息。

染色质重塑复合物Swi/Snf具有显著的结构柔性，极大限制了冷冻电镜三维重构的分辨率。不断优化样品制备、精细构象分类的基础上，获得了Swi/Snf复合体10埃分辨率的冷冻电镜结构；细致分析了Swi/Snf复合体多个亚基缺失突变体的结构和及其对染色质重塑活性的影响；并结合交联－质谱（CX-MS）的实验数据，解析了亚基间的相互作用及其的模块架构。此外，三维重构了Swi/Snf复合体与核小体相互作用催化核小体重塑的多个中间状态的结构；揭示了Swi/Snf结合核小体、依靠自身结构柔性所推动的在核小体上形成DNAloop的分子机制（数据分析完成、文章撰写中）。