染色质可及性复合物(CHRAC)和相关的atp利用染色质组装和重建因子(ACF)是最初从果蝇胚胎中提取和纯化的原型核小体滑动因子(1,2)。ACF与两个折叠亚基CHRAC-14和CHRAC-16结合形成CHRAC(3)。这两种复合物在体外具有非常相似的核小体滑动活性(4),因为ISWI存在于其他几种核小体重塑中(5),而ACF1作为这两种复合物的标志性调节亚单位。
生化和生物物理研究已经很好地描述了核小体滑动的机制。ISWI和ACF1与靶核小体和横向连接的DNA结合。底物结合和ATP水解循环触发重建的构象变化,扰乱基团-DNA相互作用,最终取代完整的基团-DNA八聚体,有效滑动核小体(6,7,8,9,10,11,12)。
核小体滑动理论上可能通过局部和全局机制影响转录(14)。在局部,核小体可以滑出启动子,暴露转录因子的结合位点。相反,重塑可能促使核小体阻断调控序列。与后生动物CHRAC复合物相关的酵母Isw2复合物已显示将核小体滑入启动子(15,16)。此外,核小体滑动因子可能通过影响染色质DNA包装的紧密度来影响转录。核小体滑动因子可以通过闭合缺口(“核小体间距”)来提高核小体阵列的规整性,从而最大限度地降低可及DNA的水平(1,6,17)。在体外,规则间隔的核小体阵列可以很容易地折叠成“30纳米”类型的纤维,这一过程被认为有助于形成“更高级”的抑制性染色质结构(14)。
CHRAC/ACF在建立这种染色质抑制中的作用来自于对ACF突变胚胎的早期研究,这些研究记录了核小体间距的缺陷,以及中心周围异染色质形成的抑制和多梳介导的沉默(18,19)。还描述了ACF1在抑制无翅靶基因中更直接的作用(20)。在Acf突变体中观察到的表型卵缺陷(21)可以通过两种机制来解释。这些早期研究基于对Acf1和Acf2等位基因的分析。这些研究后来被证明在卵母细胞发生过程中没有产生完全功能缺失的基因型,因为它们仍然表达Acf1的C-末端PhD/溴结构域(21)。事实上,在Acf1和Acf2中观察到的一些卵母细胞表型不能通过更大的基因缺失(Acf7,它被认为是真正的无效等位基因)或在RNAi条件下复制,如文献21所示。因此,ACF1(及其确定的重塑复合体)完全丧失的后果仍然未知。
ACF1在特定位点发挥功能的线索,可能来自于通过染色质免疫沉淀(ChIP)绘制重塑体的染色体结合位点。遗憾的是,尽管做了很多努力,我们仍然无法通过芯片定位ACF1结合位点。这可能是因为重构剂的相互作用太短且太动态,不能有效地交联(22)。
为了阐明包含在acf1中的重塑对转录的影响,我们进行了两个关键实验。在功能获取方法中,我们人为地靶向整合在许多不同染色质位点的报告基因,并监测报告基因的转录结果。此外,我们使用一个空等位基因来比较单个阶段中空突变体和匹配的野生型胚胎的转录组。这两种方法都表明,ACF1对转录的主要影响是它参与了非活性染色体区域的基因沉默。重要的是,突变胚胎的抑制与核小体间距的缺陷有关。因此,我们得出结论,含有acf1的重塑因子通过染色质组织导致基因组基态被抑制。