近年來Z型DNA(Z-DNA)的研究引起越來越多的關(guān)注,但在細(xì)胞中對它進(jìn)行觀測還存在困難,主要是缺少一種簡便可靠的手段可以對它進(jìn)行直接觀測。最近,中科院合肥研究院智能所黃青課題組與鄭州大學(xué)張鳳秋課題組合作,利用紅外光譜技術(shù)觀測并研究了染色質(zhì)重塑中DNA的B-Z構(gòu)象轉(zhuǎn)變,文章被Analytical Chemistry接收發(fā)表。
染色質(zhì)重塑是表觀遺傳學(xué)的主要研究內(nèi)容之一,它一般包括組蛋白共價修飾型或ATP(一種高能磷酸化合物)依賴型兩種類型。組蛋白共價修飾型是通過影響組蛋白與DNA雙鏈的親和性,從而改變?nèi)旧|(zhì)的疏松或凝結(jié)狀態(tài);而ATP依賴型的染色質(zhì)重塑是通過染色質(zhì)重塑復(fù)合物來改變組蛋白與DNA的結(jié)合狀態(tài),在靠近核心組蛋白的DNA表面建立特殊構(gòu)象,從而使轉(zhuǎn)錄因子更容易靠近DNA的過程。在染色質(zhì)重塑過程中,組蛋白與DNA間的相互作用將發(fā)生變化,因此可能導(dǎo)致DNA構(gòu)象的改變。其中,Z-DNA構(gòu)象可能更利于破壞核小體的結(jié)構(gòu),在啟動子處保持更為開放的染色體結(jié)構(gòu),從而促進(jìn)轉(zhuǎn)錄。
為了考察細(xì)胞中染色體重塑引起的DNA構(gòu)象變化,研究人員利用紅外光譜技術(shù)對細(xì)胞光譜中與DNA相關(guān)的特征峰進(jìn)行仔細(xì)觀測與分析,發(fā)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)染色質(zhì)重塑復(fù)合物SWI / SNF中的催化亞基BRG1/BRM,可以誘導(dǎo)染色質(zhì)重塑的發(fā)生,并由此誘發(fā)DNA的B-Z構(gòu)象轉(zhuǎn)變。紅外光譜具有簡便、快速、無損檢測的特點(diǎn),它可以對細(xì)胞中的生物大分子進(jìn)行定性和定量分析。此前,黃青課題組應(yīng)用紅外光譜成功實現(xiàn)了Z-DNA的表征,發(fā)現(xiàn)組蛋白乙?;梢鹑旧|(zhì)中Z-DNA轉(zhuǎn)變(Analytical Chemistry,2016, 88: 4179-4182)。在此次研究中,他們不僅利用紅外光譜技術(shù)研究了ATP依賴型染色質(zhì)重塑中的DNA構(gòu)象轉(zhuǎn)變,而且借助染色質(zhì)免疫共沉淀技術(shù),進(jìn)一步驗證了該染色質(zhì)重塑中所發(fā)生的Z-DNA構(gòu)象轉(zhuǎn)變,這從另一方面也證明了紅外光譜表征Z-DNA結(jié)果的可靠性。
以上研究得到了國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目和青年項目的資助。
文章鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.0c02432
通過傅里葉變換紅外光譜法檢測染色質(zhì)重塑誘導(dǎo)Z-DNA構(gòu)象
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