核小体结构的组装动力学:单分子磁镊技术的新探索

批准号:
11474346
项目类别:
面上项目
资助金额:
90.0 万元
负责人:
李伟
依托单位:
学科分类:
A2013.软凝聚态与生物物理
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
王鹏业、李辉、车海鹏、吕袭明
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中文摘要
核小体是真核细胞染色体结构第一个重要的结构层次,其组装和拆解的动力学路径直接影响染色体的整体结构。目前高精度的核小体静态结构已经解析出,但其结构形成的动力学机制还不清楚,亟待实验提供直接的证据。本项目中,我们将设计制备可连接两个微球的DNA样品,利用高分辨率的磁镊单分子设备,并结合单分子荧光技术和原子力显微镜,实时测量核小体动态组装和拆解过程中DNA长度和转动的变化。这样的实验方案能够分辨出核小体动态结构的细微变化,帮助我们回答核小体领域中两个关键的问题:(1)核小体组装和拆解的动力学路径;(2)DNA的扭力对核小体以及核小体链的影响。在此基础上,我们将系统研究组蛋白的不同变体、DNA和组蛋白的化学修饰、核小体辅助因子以及重构因子等因素对核小体结构稳定性影响。本项目的开展对理解核小体的组装和拆解,染色体三维高级结构,以及DNA复制、转录等生命过程有着积极重要的意义。
英文摘要
Nucleosome is the basic structure of eukaryotic chromatin. The dynamics of nucleosome assembly and disassembly have important effects on higher level structures of chromatin. Although the nucleosome high resolution static structure has been resolved, the dynamics of nucleosome assembly and disassembly are unclear.To investigate this nucleosome dynamics,we first design new DNA samples which can combine two micro-beads. And we will record the length and rotation of DNA simultaneously by magnetic tweezers, which will show the structure changes of nuclesome in details and help us judge the status of combination between DNA and histones. The experiments will assit us to answer two critical questions about nucleosome. The first question is what is the dynamical path of nucleosome assembly and disassembly. The second one is what is the effects of DNA twist on nucleosome's structure. Based on these studies, we will check the stability of nuclsome for different histone variants, the chemical modification of DNA and histones,the nucleosome factors such as NAP1 and ACF. The investigation of dynamics of nucleosome assembly and disassembly will help us to understand the structure of nucleosome, three-dimention genome and the process of DNA replication and transcription.
在真核生命中,核小体是染色质结构单元,其动态结构和相关调控的研究是理解染色质功能的关键。在本项目中,我们主要利用磁镊单分子力谱技术系统研究了核小体的折叠动力学,揭示了连接组蛋白H1在增强核小体结构稳定性方便面发挥的重要功能。连接组蛋白H1位于核小体的DNA出入口附近,通过主动拆解H1核小体,我们发现,相对于不带H1的核小体,打开H1核小体的外圈所需要的外力从2pN附近增加到10pN附近。核小体结构对转录机器Pol II而言是个严重的结构障碍,需要转录辅助因子FACT的参与才能保证转录机器顺利的通过核小体完成基因的转录。我们利用磁镊单分子力谱技术,揭示了转录辅助因子FACT对核小体结构的调控,发现FACT对核小体具备双重的调控作用,首先FACT结合核小体后,降低核小体的结构稳定性,使得核小体在小于10pN的外力下完全打开。其次,FACT能够在核小体结构被外力破坏后帮助核小体结构恢复到完整核小体的状态,FACT具备保持核小体结构完整性的重要的功能。另外,我们进一步研究了染色质纤维的折叠动力学,首次在体外揭示了染色质纤维中四聚核小体单元的动态折叠过程,同时也发现了转录辅助因子FACT对染色质纤维结构的动态调控功能。本项目课题的开展,使得核小体动态结构的图像有了更将清楚的揭示,尤其是揭示了H1和FACT这些功能性蛋白对核小体动态结构的影响和调控。这些成果,为后面开展基因转录动态过程,以及药物分子对核小体和染色质纤维的影响奠定了基础。除此之外,在本项目中,我们发展了磁镊单分子力谱技术,实现了高通量高分辨的实验测量。
期刊论文列表
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专利列表
Effects of monovalent cations on folding kinetics of G-quadruplexes
单价阳离子对 G-四链体折叠动力学的影响
DOI:10.1042/bsr20170771
发表时间:2017
期刊:Bioscience Reports
影响因子:4
作者:You Jing;Li Hui;Lu Xi-Ming;Li Wei;Wang Peng-Ye;Dou Shuo-Xing;You Jing;Li Hui;Lu Xi-Ming;Li Wei;Wang Peng-Ye;Dou Shuo-Xing;You Jing;Li Hui;Lu Xi-Ming;Li Wei;Wang Peng-Ye;Dou Shuo-Xing;Xi Xu-Guang;Xi Xu-Guang;Li H;Dou SX;Li H;Dou SX;Li H;Dou SX
通讯作者:Dou SX
Interaction between human telomeric G-quadruplexes characterized by single molecule magnetic tweezers
单分子磁镊表征人类端粒 G-四链体之间的相互作用
DOI:10.1088/1674-1056/27/6/068701
发表时间:2018
期刊:Chinese Physics B
影响因子:1.7
作者:Wang Yi-Zhou;Hou Xi-Miao;Ju Hai-Peng;Xiao Xue;Xi Xu-Guang;Dou Shuo-Xing;Wang Peng-Ye;Li Wei
通讯作者:Li Wei
DOI:10.1088/1674-1056/24/12/128704
发表时间:2015-10
期刊:Chinese Physics B
影响因子:1.7
作者:Li Wei;Wong Wei-Juan;Lim Ci-Ji;Ju Hai-Peng;L. Ming;Yan Jie;Wang Peng-ye
通讯作者:Li Wei;Wong Wei-Juan;Lim Ci-Ji;Ju Hai-Peng;L. Ming;Yan Jie;Wang Peng-ye
DOI:--
发表时间:2017
期刊:Acta Physica Sinica
影响因子:1
作者:吕锡明;李辉;尤菁;李伟;王鹏业;李明;奚绪光
通讯作者:奚绪光
Folding Kinetics of Single Human Telomeric G-Quadruplex Affected by Cisplatin.
顺铂影响的单个人端粒 G-四链体的折叠动力学
DOI:10.1021/acsomega.6b00044
发表时间:2016-08-31
期刊:ACS omega
影响因子:4.1
作者:Ju HP;Wang YZ;You J;Hou XM;Xi XG;Dou SX;Li W;Wang PY
通讯作者:Wang PY
MeCP2染色质纤维动态结构及Rett综合症分子机制的探究
- 批准号:11874414
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:64.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:李伟
- 依托单位:
用磁镊单分子技术研究DNA与拓扑异构酶相互作用的机理
- 批准号:11104341
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:30.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:李伟
- 依托单位:
国内基金
海外基金
