)這個重要的轉錄輔助因子分別在染色質纖維和核小體兩個結構水平上的調控功能。
物理所的研究人員成功建立了高時間分辨 (2 毫秒)、高空間分辨 (1 納米)、高通量並行測量 (100個樣品)的單分子磁鑷測量平臺，實時跟蹤和解析了染色質纖維組裝的動態過程和力學基礎，發現染色質纖維在摺疊/去摺疊的動態平衡中會形成一個穩定的四聚核小體結構單元，並揭示了四聚核小體的兩種摺疊路徑（圖1）；進一步的實驗表明這個結構單元受到組蛋白伴侶 FACT 的調控（圖2）。該研究首次實時跟蹤和解析了染色質纖維結構動態調控的力學基礎和動力學過程，在原有的“beads-on-a-string”初級摺疊模型的基礎上提出了“tetranucleosomes-on-a-string”的中間態結構模型。這個工作發表於2016年 Molecular Cell 期刊 (Mol. Cell64, 120, 2016)，被Nature Reviews 引述為封面進行引用和評述 (圖3, Nat. Rev. Genet.18, 8, 2017)。
前面的工作揭示了 FACT 能夠幫助轉錄機器克服染色質纖維這個結構勢壘為轉錄做好前期準備。那麼 FACT 如何協助轉錄機器克服核小體這個結構障礙順利完成轉錄是下一個需要解決的重要問題。為此，研究人員用磁鑷系統跟蹤了 FACT 結合核小體後對核小體動態結構的影響，清晰地揭示了 FACT 具備降低核小體結構力學穩定性和維持核小體結構完整性的獨特雙重功能（圖4）。該研究實時解析了 FACT 對核小體動態結構的調控，回答了生命體是如何高效完成轉錄而又不破壞染色質結構完整性的重要問題。這個工作剛剛發表在2018年
Molecular Cell 期刊（Mol. Cell71,1, 2018）。該系列研究由物理所副研究員李偉和研究員李明、王鵬業，以及生物物理所研究員李國紅和陳萍等合作完成。相關工作得到了國家自然科學基金、科技部和中科院的資助。
圖1. 染色質纖維動態摺疊路徑，四聚核小體單元是摺疊路徑中穩定的中間態。
圖2. FACT 對染色質纖維的負調控。FACT 的結合讓染色質纖維非常容易打開到核小體鏈的狀態，便於轉錄機器 PolII 的結合，為基因轉錄做好準備。
圖3. Nature Reviews 封面引述該工作並評價。
圖4. FACT 對核小體降低穩定性和保持其完整性的雙重調控，這種複合的功能解釋了FACT 能夠協調轉錄機器 PolII 順利通過核小體結構完成轉錄，而且能夠幫助轉錄後的核小體恢復其結構。
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