蛋白质复合物FACT能够在不消耗能量的情况下解开核小体

来自RAS和莫斯科国立大学生物有机化学研究所的一组研究人员与犹他大学合作，首次成功地利用FRET显微镜方法证明了核小体在其下可逆解除的能力。快速行动而不消耗任何能量。获得的数据将阐明该蛋白质复合物在肿瘤组织中活跃分裂细胞中所起的作用。结果发表在Nature Structural&Molecular Biology上。“这项研究工作可以被视为两个研究小组之间成功合作的完美范例，”俄罗斯科学院生物有机化学研究所生物工程系研究员Kseniya Kudryashova博士说。

DNA分子紧密地盘绕在细胞核内。正确放置的基因组提供了特殊的蛋白质，它们与DNA一起形成一种称为染色质的结构。核小体作为染色质的压实单位。核小体通常与线轴相比较，其中DNA'线'缠绕在一桶组蛋白上 - '线轴'。当从DNA中有效读取遗传信息时，在转录过程中会破坏细胞核中染色质的密集堆积。FACT保守蛋白已成为研究的焦点，促进染色质蛋白的转录。虽然FACT与核小体的相互作用已在早期的工作中得到证实，

研究人员研究了FACT蛋白因子与spFRET显微镜核小体方法的相互作用。“由于2010年开始的富有成效的工作，科学家们能够从零开始开发spFRET方法并将其专门用于核小体的研究，”Kudryashova解释说。“基于这种方法，科学家们能够使用单个分子的显微镜检查。荧光标记物被引入核小体DNA的相邻环中。其中一个标记物作为能量供体，而另一个标记物作为受体。供体可以使用特定波长的激光激发。如果供体位于受体附近，则能量转移到受体上。标记的位置越近，来自受体的信号越亮。这样，可以监测相邻DNA环之间的距离并评估核小体紧密折叠的程度。这是俄罗斯的独特发展，使我们能够以几纳米的分辨率研究核小体复合物的结构变化，并从每个分子中单独收集信息。

使用这种方法，科学家首次证明了核小体在FACT体外(试管)的作用下可逆地解开而不消耗能量的能力，这是非常不寻常的，因为ATP依赖的重塑复合物用于染色质重组消耗很多精力。

在FACT-核小体复合物形成期间，DNA链完全伸直，但仍与组蛋白结合。如果从复合物中除去FACT，那么一切都会回到原点 - DNA核小体在组蛋白的基础上蜿蜒。因此，FACT是一种罕见的ATP独立(具有非天然能量来源)染色质重塑复合物的例子。

根据该文章的第一作者Mary Valieva的说法，FACT能够可逆地改变其细胞中的染色质结构，可能通过重组DNA组分激活某些基因。然而，关于在细胞内发生的类似过程，没有更具体的说法，因为该问题仍然知之甚少。作者指出，对这种蛋白质复合物的研究不仅在科学上很重要，而且从医学的角度来看也很重要。这是因为肿瘤组织含有大量的FACT。这就是为什么科学家们正在研究这种蛋白质复合物在活跃分裂细胞中所起的作用。