& Cell子刊：清华大学生命科学学院陈柱成研究组发表细胞分裂最新研究成果
摘要 : 日，清华大学生命科学学院陈柱成研究组在Developmental cell发表了题为“Mechanistic insights into the anchorage of the contractile ring by anillin and Mid1”的研究论文，阐述了胞质分裂过程中，脚手架蛋白anillin及其同源蛋白Mid1介导收缩环锚定在细胞赤道板上的机理。
日，清华大学生命科学学院陈柱成研究组在Developmental cell发表了题为&Mechanistic insights into
the anchorage of the contractile ring by anillin and
Mid1&的研究论文，阐述了胞质分裂过程中，脚手架蛋白anillin及其同源蛋白Mid1介导收缩环锚定在细胞赤道板上的机理。
动物细胞进行有丝分裂时，纺锤丝通过一系列的信号转导机制，把收缩环募集在细胞的中间位置，确保遗传物质平均地分配到两个子细胞中。在这个过程中，anillin对收缩环的稳定至关重要。Anillin是一个多结构域蛋白，与多个信号蛋白相互作用。其中，最重要的是信号分子RhoA。RhoA通过激活微丝成核因子Formin和马达蛋白Myosin
II，触发微丝的聚合和收缩环的形成。本研究利用X-Ray晶体衍射技术,
并结合体外生化以及细胞实验发现：anillin包含3个与细胞膜结合的结构元件，其中一个是结合RhoA的结构域。这些结构元件高度协同，将anillin锚定在赤道板的细胞膜上，从而介导并稳定收缩环的形成和收缩。
研究细胞分裂的另外一个模式生物是裂殖酵母。与动物细胞不同，裂殖酵母进行有丝分裂时，纺锤丝与RhoA都不直接参与细胞分裂位置的确定。收缩环似乎以另一种机理锚定在细胞中央。在这个过程中，Mid1对收缩环的形成和稳定至关重要。陈柱成研究组利用X-Ray晶体衍射技术解析了Mid1的晶体结构，发现Mid1是anillin的同源蛋白。与anillin一样，Mid1通过识别富集在赤道板细胞膜的PI(4,5)P2,
把收缩环铆钉在细胞中间。这个过程不需要RhoA的参与。
这个研究表明，从简单的单细胞酵母到复杂的多细胞动物，胞质分裂作为高度保守的生命进程，表现出了既保守但又多样化的调节机制，这为我们更好更深入的理解细胞分裂提供了进一步的证据。
清华大学生命科学院在读博士生孙凌飞和关瑞芳为本文的共同第一作者，陈柱成研究员为本文的通讯作者。其他作者包括美国俄亥俄州立大学的Jian-Qiu
Wu教授研究组，本实验室陈梦冉同学及生命科学院教师王佳伟。上海同步辐射，北京高能物理研究所，清华大学共享仪器平台为晶体数据收集以及细胞、生化实验提供了及时有效的支持。本项目受到国家自然科学基金委支持。
原文链接：
原文摘要：
Anillins and Mid1 are scaffold proteins that play key roles in anchorage of
the contractile ring at the cell equator during cytokinesis in animals and
fungi, respectively. Here, we report crystal structures and functional analysis
of human anillin and S. pombe Mid1. The combined data show anillin contains a
cryptic C2 domain and a Rho-binding domain. Together with the tethering PH
domain, three membrane-associating elements synergistically bind to RhoA and
phospholipids to anchor anillin at the cleavage furrow. Surprisingly, Mid1 also
binds to the membrane through a cryptic C2 domain. Dimerization of Mid1 leads to
high affinity and preference for PI(4,5)P2, which stably anchors Mid1 at the
division plane, bypassing the requirement for Rho GTPase. These findings uncover
the unexpected general machinery and the divergent regulatory logics for the
anchorage of the contractile ring through the anillin/Mid1 family proteins from
yeast to humans.
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(C) 生物帮 Cell &All rights reserved.清华青年千人计划学者再发新成果
来源：生物通
核心提示：肌动蛋白也存在于细胞核内，是一些染色质重塑复合物的基本元件。清华大学的研究人员首次获得了N-actin复合物的晶体结构，为人们揭示了N-actin的主要结构特征。
　　日讯 肌动蛋白也存在于细胞核内，是一些染色质重塑复合物的基本元件。清华大学的研究人员首次获得了N-actin复合物的晶体结构，为人们揭示了N-actin的主要结构特征。　　肌动蛋白广泛存在于真核细胞的细胞质中，它们能聚合形成纤维结构（F-actin），是细胞骨架的重要组分。肌动蛋白也存在于细胞核内，是一些染色质重塑复合物的基本元件。不过，人们还不清楚细胞核肌动蛋白（N-actin）的具体结构和调控机制。　　研究显示，N-actin与细胞质肌动蛋白的结构存在明显区别。N-actin的结构特征决定它们不会自己聚合，也不受许多actin结合蛋白的调控。这些发现为进一步了解N-actin的功能和调控机制奠定了基础。　　陈柱成教授曾师从著名结构生物学家尼古拉--帕夫拉提奇，研究DNA损失修复以及DNA同源重组的分子机理。2011年回国参加工作，2012年入选中共中央组织部“千人计划”青年组。当前的主要研究方向包括微丝的动态调控机制，及染色质重组复合物结构与功能。　　近年来，陈柱成教授陆续发表了多项结构生物学研究成果。前不久，陈柱成教授的研究团队在Nature Structural & Molecular Biology杂志上发表文章，揭示了染色质重塑蛋白Swi2/Snf2在静息状态下的晶体结构。这个家族的蛋白通过移动、去除和重建核小体，在真核细胞中调控大量的核酸事务。　　去年八月，陈柱成教授与俞立教授等人合作证实，CapZ通过促进隔离膜（isolation membrane）内的肌动蛋白组装调控自噬体膜的形成。自噬是一个相当保守的细胞过程。自噬可以清除蛋白质积聚物、受损线粒体以及外来病原体，平衡细胞生长和发育过程中的物质合成与分解。自噬与多种生理过程和人类疾病有关，是生物医学研究领域的一大热点。　　去年五月，陈柱成教授的团队在Developmental cell杂志上发表文章，阐明了胞质分裂（cytokinesis）的一个重要机制。在胞质分裂过程中，赤道板周围的细胞表面下陷形成分裂沟。肌动蛋白、肌球蛋白等物质聚集在分裂沟下方形成中间体，并且在该处组装收缩环（Contractile Ring）。这项研究为人们展现了支架蛋白Anillin和Mid1锚定收缩环的分子机制。
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您可能关注的推广摘要 : 日，国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Structural & Molecular Biology》杂志上在线发表了清华大学生命科学院陈柱成教授的一篇研究论文，研究揭示了染色质重塑蛋白Swi2/Snf2在静息状态下的晶体结构。
&日，国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Structural & Molecular
Biology》杂志上在线发表了清华大学生命科学院陈柱成教授的一篇研究论文，研究揭示了染色质重塑蛋白Swi2/Snf2在静息状态下的晶体结构。
高等生物的细胞核负责储存组，这些DNA环绕着由四种组蛋白组成的八聚体，形成碟状的核小体结构。基因组DNA以这样的形式包装成为染色质，使DNA受到良好的保护。但在这种紧密包装的状态下，转录、修复和复制酶难以接触DNA，基因无法得到有效表达。细胞为此配备了能够调节核小体稳定性的分子机制，比如染色质重塑蛋白。
在真核细胞中，SWI2/SNF2家族的蛋白通过移动、去除和重建核小体调控大量的核酸事务。这些蛋白具有两个RecA-like核心结构域，将ATP水解、DNA易位与染色质重塑关联起来。
研究人员从嗜热毁丝菌(Myceliophthora
thermophila)获取Snf2进行结构生物学研究。数据显示，Snf2的两个RecA-lik核心结构域堆叠在一起，其ATP结合模体彼此分开。这说明基态Snf2是没有活性的。研究人员还鉴定了Snf2的一些DNA结合元件，发现这些元件完全暴露在溶剂中。这意味着Snf2蛋白已经为迎接底物做好了准备。
进一步研究表明，Snf2的催化核心有很高的染色质重塑活性，不过这种活性受到N端HSA结构域的抑制。研究人员指出，Snf2催化核心是有效的重塑机器，静息状态表现为失活构象，需要较大的构象改变来激活。
原文链接：
原文摘要：
Systemic lupus erythematosus (SLE; OMIM 152700) is a genetically complex
autoimmune disease. Genome-wide association studies (GWASs) have identified more
than 50 loci as robustly associated with the disease in single ancestries, but
genome-wide transancestral studies have not been conducted. We combined three
GWAS data sets from Chinese (1,659 cases and 3,398 controls) and European (4,036
cases and 6,959 controls) populations. A meta-analysis of these studies showed
that over half of the published SLE genetic associations are present in both
populations. A replication study in Chinese (3,043 cases and 5,074 controls) and
European (2,643 cases and 9,032 controls) subjects found ten previously
unreported SLE loci. Our study provides further evidence that the majority of
genetic risk polymorphisms for SLE are contained within the same regions across
both populations. Furthermore, a comparison of risk allele frequencies and
genetic risk scores suggested that the increased prevalence of SLE in
non-Europeans (including Asians) has a genetic basis.
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增值电信业务经营许可证:粤B2-(C) 生物帮 All rights reserved.清华陈柱成研究组发文阐述&模拟开关&染色质重塑蛋白的结构与调控机理清华新闻网12月8日电 12月6日，清华大学生命学院陈柱成研究组在《自然》（Nature）杂志发表题为&模拟开关染色质重塑蛋白的结构与调控&（Structure and regulation of the chromatin remodeler ISWI）的研究论文。该研究通过X-射线晶体衍射的手段，解析了嗜热酵母的染色质重塑蛋白ISWI (imitation switch, 模拟开关）及其与组蛋白H4复合物的原子分辨率结构；结合相应的生化实验，揭示了&模拟开关& 蛋白的自抑制、被底物识别和激活以及感知接头DNA长度，进而发挥染色质组装功能的分子机理。&(a) 染色质重塑蛋白（ISWI）的功能元素分布图。(b) &模拟开关&染色质重塑蛋白的整体结构。(c) &模拟开关&染色质重塑蛋白自抑制（灰色）和结合组蛋白H4（青色）的结构比对。 组蛋白H4多肽, 黄色; L3, 洋红色。(d) &模拟开关&蛋白自抑制的概念图。 (e) &模拟开关&蛋白结合带有长接头DNA的核小体的概念图。虚线表示碳端负调控结构域（NegC）处在被拉伸状态。&模拟开关&蛋白被激活，促进染色质重塑发生。(f) &模拟开关&蛋白结合带有短接头DNA的核小体的概念图。此时，碳端负调控结构域（NegC）结合核心结构域(core2)，支撑螺旋(Brace helix) 被部分破坏，&模拟开关&蛋白失去活性。染色质是真核生物的生命蓝图。染色质重塑蛋白利用三磷酸腺苷（ATP）水解的能量，改变染色质结构，参与生命蓝图的绘制和重绘。&模拟开关&染色质重塑蛋白是多个染色质重塑复合物的催化亚基，它驱动核小体在基因组DNA上滑动，调控基因转录、异染色质形成、X-染色体失活以及其它重要的染色质活动。&模拟开关&蛋白的催化核心（图a，Core）是一个自主的染色质重塑分子机器，其运作受严格的调控。&模拟开关&染色质重塑蛋白活性受到氮端自抑制结构域（AutoN）和碳端负调控结构域（NegC）的抑制作用，确保其分子机器在没有结合底物时不会消耗三磷酸腺苷（ATP）的能量。这些抑制作用分别被底物核小体的组蛋白H4和接头DNA拮抗。然而，组蛋白H4的乙酰化修饰削弱其对&模拟开关&蛋白激活。这些多层次的调控作用确保细胞形成正确的高级染色质结构, 保证正常的生命活动。论文揭示了&模拟开关&蛋白的氮端自抑制结构域（AutoN）包含两个抑制元件，均与核心结构域（core2）结合，使得&模拟开关& 蛋白处于抑制状态(图b, L3 和 4)。组蛋白H4与核心结构域（core2）的一个负电荷表面结合, 与其中氮端自抑制结构域的一个抑制元件（L3）有竞争关系 (图c)，从而解析了H4激活&模拟开关&蛋白以及乙酰化作用细调其活性的分子机理。另外，结合生化功能分析，该论文研究表明&模拟开关&蛋白的碳端负调控结构域（NegC）与核心结构域（core2）存在相互作用，这种相互作用是&模拟开关&蛋白通过DNA结合结构域（HSS）感知接头DNA长度、发挥染色质组装功能的分子基础 (图d-f)。该论文是陈柱成研究组关于染色质重塑蛋白系列工作的一个重要组成部分。清华大学生命学院2014级直博生严丽娟和2016届硕士生王丽为论文的共同第一作者，陈柱成研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金委、科技部、中组部、北京市高精尖结构生物学中心项目的经费支持，以及清华大学X-射线晶体平台和上海同步辐射光源中心的工作支持。论文链接：编者注：论文涉及的&ISWI染色质重塑蛋白&中的英文部分&ISWI&的原文为&Imitation Switch&, 为了方便读者起见，译为&模拟开关染色质重塑蛋白&。供稿：生命学院 编辑：悸寔 华山一下飞机就有亲切感，“我真的有记忆，来过这里。”
留下三个未成年孩子和一对需要长期吃药的古稀老人。
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　　日，清华大学生命学院、结构生物学高精尖创新中心陈柱成研究组在Nature发表题为“Structure and regulation of the chromatin remodeller ISWI”的研究论文。该工作通过X-ray晶体衍射的研究手段，解析了嗜热酵母的ISWI蛋白以及ISWI蛋白与组蛋白H4复合物的原子分辨率结构；结合相应的生化实验，揭示了ISWI蛋白的自抑制、被底物识别与激活以及感知接头DNA的长度，发挥染色质组装功能的分子机理。
　　染色质是真核生物的生命蓝图。染色质重塑蛋白利用ATP水解的能量，改变染色质结构，参与生命蓝图的绘制和重绘。ISWI是多个染色质重塑复合物的催化亚基。ISWI驱动核小体在基因组DNA上滑动，调控基因转录、异染色质形成、X-染色体失活以及其它重要的染色质活动。ISWI蛋白的催化核心（图a，Core）是一个自主的染色质重塑分子机器，其运作受严格的调控。ISWI活性受到AutoN结构域和NegC结构域的抑制作用，确保ISWI分子机器在没有结合底物时不会消耗ATP的能量。这些抑制作用分别被底物核小体的组蛋白H4尾巴和接头DNA拮抗。然而，组蛋白H4的乙酰化修饰削弱其对ISWI激活。这些多层次的调控作用确保细胞形成正确的高级染色质结构, 保证正常的生命活动。
　　该论文揭示了ISWI的AutoN包含两个抑制元件(图b, L3 和 a4)，均与core2结合，使得ISWI处于抑制状态。组蛋白H4尾巴与core2的一个负电荷表面结合, 与其中一个AutoN抑制元件有竞争关系 (图c)，从而解析了H4激活ISWI以及乙酰化作用细调ISWI活性的分子机理。另外，结合生化功能分析，该论文研究表明ISWI蛋白的NegC 与core2存在相互作用，这种相互作用是ISWI蛋白通过HSS结构域感知接头DNA长度、发挥染色质组装功能的分子基础 (图d-f)。
　　该论文是陈柱成研究组关于染色质重塑蛋白系列工作的一个重要组成部分。清华大学生命学院2014级直博生严丽娟和2016届硕士生王丽为论文的共同第一作者，陈柱成老师为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金委、科技部、中组部、北京市结构生物学高精尖创新中心项目的经费支持，以及清华大学X-ray晶体平台和上海同步辐射光源中心的工作支持。
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　　文 | 高精尖创新中心
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