中文摘要
在干细胞的自我维持和定向分化过程中，细胞主要是通过表观遗传机制有选择地进行基因沉默和基因激活。表观遗传调控的分子机制主要是通过DNA甲基化、组蛋白的化学修饰、组蛋白变体和染色质重塑等引起染色质高级结构变化，从而改变基因表达活性。因此研究染色质高级结构建立和维持的分子机制是现代表观遗传研究的核心内容。大量研究表明30nm染色质纤维的结构在真核基因转录调控中起决定性作用。但是30nm染色质纤维的精细结构及其结构模型的建立仍是一个尚未解决的重大生物学问题。本项目主要是利用体外染色质组装体系来重建30nm染色质纤维，运用单分子FRET、分析超速离心、电镜及高精度冷冻电镜等技术手段来研究30nm染色质纤维的精细结构，并对其结构模型进行验证。同时从分子水平上阐明各种表观遗传机制如特异位点的组蛋白化学修饰和组蛋白变体对30nm染色质纤维结构动态折叠及基因转录调控的分子机制。
结题摘要
在干细胞的自我维持和定向分化过程中，细胞主要是通过表观遗传机制有选择地进行基因沉默和基因激活。表观遗传调控的分子机制主要是通过DNA甲基化、组蛋白的化学修饰、组蛋白变体和染色质重塑等引起染色质高级结构变化，从而改变基因表达活性。因此研究染色质高级结构建立和维持的分子机制是现代表观遗传研究的核心内容。大量研究表明30nm染色质纤维的结构在真核基因转录调控中起决定性作用。但是30nm染色质纤维的精细结构及其结构模型的建立仍是一个尚未解决的重大生物学问题。本项目研究成功建立染色质体外组装体系，体外重建了30nm染色质纤维，并运用分析超速离心、电镜及高精度冷冻电镜等技术手段来研究30nm染色质纤维的精细结构；项目研究成功解析了30nm染色质纤维在连接组蛋白H1存在下的三维电子密度图，并国际首次提出30nm染色质纤维的左手双螺旋结构模型。同时，本项目利用建立的染色质体外重建体系和结构研究平台，并结合生物化学技术，从分子水平上阐明了两种重要组蛋白变体H2A.Z和H3.3对30nm染色质纤维结构动态调控及基因转录调控的分子机制。依托该项目基金的资助，我们成功建立了一套研究30nm染色质高级结构及其功能调控的技术平台，为后续进一步从分子水平上研究其它表观遗传现象对30nm染色质结构和功能调控的分子机理提供新的思路和方法。