來自哈佛大學(xué),，霍德華休斯醫(yī)學(xué)院的研究人員發(fā)表了題為“ISWI Remodelers Slide Nucleosomes with Coordinated Multi-Base-Pair Entry Steps and Single-Base-Pair Exit Steps”的文章,，利用單分子熒光共振能量轉(zhuǎn)移技術(shù),，解析了一種重要的超家族酶如何協(xié)調(diào)重塑核小體，幫助完成核小體移位的,。相關(guān)成果公布在Cell雜志上,。
領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是著名的華裔女科學(xué)家，哈佛大學(xué)莊小威（Xiaowei Zhuang）教授,，莊教授早年畢業(yè)于中國科技大學(xué)少年班，34歲的時候就成為了哈佛大學(xué)正教授,，并入選了去年公布的84位新晉美國科學(xué)院院士名單,，她的當(dāng)選刷新了最年輕美國科學(xué)院華人院士的紀(jì)錄,，可謂是傳奇式人物。
ISWI(imitation switch)屬于ATP依賴的染色質(zhì)重塑復(fù)合物SWI2/SNF2超家族,，它區(qū)別于其他SWI2/SNF2相關(guān)亞家族的特點(diǎn)是ATP酶亞基ISWI含有SANT結(jié)構(gòu)域及SLIDE結(jié)構(gòu)域,。大量研究表明，ISWI家族成員參與細(xì)胞核內(nèi)包括基因表達(dá)調(diào)控,、DNA復(fù)制及染色質(zhì)重塑等眾多生物學(xué)過程,，但是其在核小體移位中的作用，至今還不是很清楚,。
在這篇文章中,，研究人員利用單分子熒光共振能量轉(zhuǎn)移技術(shù) (single molecule fuorescence resonance energy transfer, smFRET)分析了ISWI家族在核小體移位中的作用。
在單分子技術(shù)出現(xiàn)之前,，分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往只代表測量時間內(nèi)大量分子的平均行為,，而生物體系一般是不均一的體系。因此監(jiān)測單個分子的行為具有重要的意義,。當(dāng)單個熒光基團(tuán) (fuores-cence fuorophore) 標(biāo)記到目標(biāo)分子后,，它能在多方面去探測目標(biāo)分子。比如通過熒光成像技術(shù)可以了解目標(biāo)分子在細(xì)胞內(nèi)的空間分布,。
當(dāng)一個分子或兩個相互作用的分子上標(biāo)記兩個不同的熒光基團(tuán)后,，一個是在能量轉(zhuǎn)移過程中提供能量，即供體D(donor),；另一個接受能量,，即受體A(acceptor)。這樣可以運(yùn)用熒光共振能量轉(zhuǎn)移 (fuorescence resonance energy transfer, FRET) 技術(shù)來對體系進(jìn)行研究,。因此,，比單個熒光基團(tuán)標(biāo)記更具有優(yōu)勢，稱為單分子熒光共振能量轉(zhuǎn)移(single molecule fuorescence resonance energy transfer,smFRET) 技術(shù)。
smFRET近年來發(fā)展迅猛,，在研究蛋白質(zhì)折疊和構(gòu)象變化,、RNA折疊和催化,、膜融合蛋白和肌動蛋白的運(yùn)動,，以及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等方面相當(dāng)有效,。由于其能在單個分子內(nèi)或分子復(fù)合物中，以納米級別,，實(shí)時追蹤變化,，因此可用于解答許多重要的生物學(xué)問題,。
莊小威研究組采用smFRET方法獲得了不少重要的研究成果，這項(xiàng)研究也采用了這種方法發(fā)現(xiàn)不同的ISWI家族成員能以相似的步驟模式,，通過酶催化亞基完成核小體移位,。這過程具體為：7 bp的DNA移位，然后是3 bp朝著核小體外側(cè)移動,。
研究人員還發(fā)現(xiàn)在核小體入口側(cè)上的DNA移動,，只出現(xiàn)在7 bp的移位出口側(cè)，而3 bp的每個入口側(cè)步驟能令另外三個堿基移動到出側(cè),。這些研究結(jié)果指出,，這種重塑機(jī)制在不同核小體位點(diǎn)具有良好的協(xié)調(diào)性，從而完成這種多步驟的DNA移動過程,。
今年莊小威研究組還在Science雜志上,，詳細(xì)介紹了smFRET技術(shù)如何設(shè)置，如何操作等步驟,，指出可以利用這種技術(shù)來監(jiān)控構(gòu)象動態(tài),，為解析核小體重塑等生物分子進(jìn)程提供實(shí)時的檢測手段。（生物谷Bioon.com）
