DNA与组蛋白的相互作用研究获新进展

在真核生物中，很长的DNA分子(例如：人的DNA分子约有两米长)被压缩到直径约为10微米量级的细胞核中。这是大自然的一个杰作，因为DNA被折叠到这样拥挤的一个小空间内，不仅要高度有序，还要在染色体中随着生命过程的需要随时进行可逆的折叠和去折叠。从DNA、核小体到染色体，人们开展了大量的研究工作，对于其结构和生物学功能已有了较深入的了解。例如，近来人们发现组蛋白对缠绕其上的DNA有重要的基因调控作用。但是，对于这些生物大分子的相互作用机理还有许多未解之谜，尤其它们的相互作用动力学仍是悬而未决的问题。

中国科学院物理所软物质物理实验室的王鹏业研究组利用布朗动力学研究了DNA与组蛋白形成核小体的动力学过程，最近取得一些有意义的结果。他们提出了组蛋白八聚体旋转模型来解释DNA与组蛋白八聚体结合的相互作用过程。计算了组成核小体的DNA在受到拉伸力时，组蛋白可被从核小体中剥离下来的动力学过程，得到了组装和剥离过程的详细图像，给出了与前人单分子实验一致拉伸力与拉伸长度的关系曲线和拉伸台阶。根据模拟结果提出了组蛋白的剥离模型。通过他们建立的组蛋白手征性模型，模拟了核小体手征性的形成。发现DNA的缠绕方向强烈依赖于组蛋白的手征性，环境温度对核小体手征性也有重要影响。这些研究结果将加深人们对DNA与组蛋白相互作用动力学的理解。相关实验工作也正在进行中。这些初步结果已发表于Journal of Theoretical Biology 230, 375-383 (2004) 和Journal of Theoretical Biology 235, 365-372 (2005) 等学术论文中。