ATP依赖性染色质重塑复合物

ATP依赖性染色质重塑复合物是分子机器，利用ATP水解的能量重新定位、重塑或移除核小体。通过将核小体从调控DNA上移开或移到调控DNA上，它们控制基因组的哪些部分可及，使其成为转录、复制和DNA修复的核心调控因子。

Definition

ATP依赖性染色质重塑复合物是多亚基酶，含有一个SNF2家族ATP酶，该酶水解ATP以滑动、排出或以其他方式重塑核小体，从而改变其下方DNA的可及性。

Scope

本主题涵盖ATP依赖性重塑体的家族、它们在核小体上转运DNA的共享催化机制，以及重塑的功能结果，如核小体滑动、排出和组蛋白变体的交换。它将重塑视为染色质生物学中的结构和调控主题，而非临床指导。

Core questions

• 重塑复合物如何利用ATP沿DNA移动核小体？
• 主要的重塑体家族及其功能作用有何区别？
• 重塑如何打开或关闭调控区域以控制基因组功能？

Key concepts

• SNF2家族ATP酶马达
• SWI/SNF、ISWI、CHD和INO80家族
• 核小体滑动
• 核小体排出和间隔
• 组蛋白变体交换
• DNA转位

Key theories

核小体重塑的DNA转位模型

重塑体充当DNA转位酶：SNF2家族ATP酶结合在核小体内部，并围绕组蛋白八聚体泵送DNA，产生传播以重新定位核小体的环或扭曲，Clapier及其同事将这种机制综合应用于所有重塑体家族。

Mechanisms

所有ATP依赖性重塑体都共享一个保守的SNF2家族ATP酶，该酶作为DNA转位酶发挥作用。该马达与核小体DNA结合，通常与二聚体轴心保持固定距离，并利用ATP结合和水解的循环将DNA向内拉动，产生一个瞬时膨胀或扭曲，该膨胀或扭曲围绕八聚体传播并改变核小体的位置。不同的家族将这种共同的马达与不同的结果结合起来：SWI/SNF型重塑体倾向于通过滑动或排出核小体来暴露DNA，ISWI和CHD型重塑体间隔和组装规则的核小体阵列，而INO80型重塑体交换组蛋白变体并重新定位核小体。辅助亚基将复合物靶向特定位点并响应组蛋白修饰，将重塑与转录信号以及复制和修复的染色质需求整合起来。

Clinical relevance

染色质重塑复合物的亚基，特别是SWI/SNF家族的亚基，在癌症中反复发生改变，并且在发育障碍中研究了重塑体缺陷，这反映了受调控的核小体可及性的重要性。本条目总结了分子机制和研究背景，并非诊断或治疗的依据。

History

ATP依赖性重塑活性于20世纪90年代通过对酵母SWI/SNF复合物的遗传学和生物化学研究被发现，该复合物被证明以能量依赖性方式改变核小体结构。随后对ISWI、CHD和INO80家族的表征揭示了共享的SNF2家族马达和生物学作用的多样性，Clapier和Cairns的综述将这些整合到一个统一的机制框架中。

Key figures

• Bradley Cairns
• Cedric Clapier
• Craig Peterson
• Genevieve Almouzni

Seminal works

• clapier-2009
• clapier-2017

Frequently asked questions

ATP依赖性染色质重塑体有什么作用？

它利用ATP水解的能量重新定位、重塑或移除核小体，改变DNA的哪些片段暴露，以便基因组的机器可以访问或被阻止访问特定区域。

染色质重塑体与组蛋白修饰酶有何不同？

重塑体利用ATP物理移动或重塑核小体，而组蛋白修饰酶在组蛋白上添加或移除化学标记；两者协同作用但通过不同的机制发挥作用。