染色质修饰及核小体组装的结构机理研究

Selective gene silencing or activation during development and differentiation is correlated with dynamic changes of chromatin structure which is directly influenced by covalent modifications of histones and DNA, and by histone (variants) assembled onto the nucleosome. Study of histone modifications and depositions onto chromatin are important areas of epigenetic research. Histone chaperones specifically bind to histones and facilitate nuclesome assembly and disassembly during DNA replication, repair and transcription. Distinct chaperone-histone pairs define the pathways for nucleosome assembly and prescribe chromatin structures and activities. Using a combination of structural, biochemical, and cell biological approches，we will study the regulation of histone modifying enzymes, the interaction and recognition between these enzymes and the nucleosome, and histone-chaperone interaction in nucleosome assembly to dissect the structural mechanisms of how histone modifications and nucleosome assembly regulate chromatin stucture and activities.

在个体发育和分化过程中，细胞内选择性的基因沉默或表达，与细胞核内染色质的结构及动态变化密切相关，其中最直接的影响因子包括染色质的修饰及核小体的组装方式。组蛋白不同氨基酸上各种修饰对染色质结构的调控规律是表观遗传学研究的重要内容。组蛋白分子伴侣是与组蛋白结合、具有特殊功能的一类蛋白质，在DNA 复制、修复及转录多个过程中帮助核小体的组装或解聚。特异的组蛋白-伴侣复合体决定了核小体组装的方式以及染色质结构及活性。本项目拟采用结构生物学、生物化学以及细胞生物学手段，从组蛋白修饰酶活性调控、修饰酶与核小体的相互作用以及核小体组装的分子机制这三个方面着手，阐述组蛋白修饰以及核小体组装对染色质高级结构调控的结构机理。

本项目围绕染色质修饰及核小体组装机理开展结构与功能研究。项目实施2年，我们超额完成了计划任务，包括：1、建立并完善了核小体体外重构平台以及核小体与蛋白质体外相互作用筛选平台。成功地解析了1个核小体识别蛋白Sir3与核小体复合体的晶体结构（Nat. Struct. Mol. Biol. 2013）。在组蛋白修饰酶的活性调控以及核小体DNA羟甲基化修饰的识别研究中也取得了较好的成绩（Mol. Cell 2014; Genes & Dev. 2013）；2、完成了多种组蛋白伴侣与相应组蛋白变体的表达、纯化及复合体组装工作，获得了可衍射的晶体；3、在之前人源PRC2复合体表达组装工作的基础上，全面开展其他种属PRC2复合体的表达和组装，目前已经获得了果蝇PRC2较好的核心复合体；4、培养博士1人，优秀博士生2人，博士后出站1人。5、以通讯作者身份发表高水平研究论文4篇，特邀综述文章1篇。包括Mol. Cell 1篇， Nat. Struct. Mol. Biol. 1篇，Genes & Dev. 1篇，Cell Res. 1篇以及Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol.特邀综述文章1篇。