著絲粒是染色質(zhì)上一段結構與功能高度特化的區(qū)域，在細胞分裂期指導動粒的組裝，并在紡錘體的牽拉下實現(xiàn)姐妹染色單體的分離。CENP-A是組蛋白H3在著絲粒區(qū)的變體，是著絲粒區(qū)建立和發(fā)揮功能的關鍵性的表觀遺傳因子。CENP-A通過招募下游CCAN蛋白家族發(fā)揮其功能。CENP-N是CCAN蛋白家族中zui重要的成員之一，處在CCAN蛋白家族中的核心位置，被CENP-A直接招募并且進一步招募下游其他CCAN蛋白。

2011年，中國科學院生物物理研究所的許瑞明課題組與李國紅課題組合作解析了人源CENP-A與其裝配因子HJURP復合物的晶體結構，揭示了CENP-A分子上的Ser68殘基為HJURP識別的關鍵位點（Hu et al., Genes & Development, 2011）。

2015年初，李國紅課題組的前期研究發(fā)現(xiàn)了CENP-A分子的Ser68的磷酸化/去磷酸化參與調(diào)節(jié)細胞G1期CENP-A在著絲粒區(qū)的裝配（Yu et al., Development Cell, 2015），清楚地揭示了CENP-A如何裝配到著絲粒區(qū)。

在以上研究的基礎上，李國紅課題組又對CENP-A裝配到著絲粒區(qū)后如何調(diào)節(jié)染色質(zhì)結構及發(fā)揮著絲粒功能進行了重點研究。利用實驗室前期建立的30nm染色質(zhì)纖維體外組裝和結構分析等技術平臺（Chen et al.,Genes & Development, 2013; Song et al., Science, 2014），進一步研究了著絲粒特異變體CENP-A對30nm染色質(zhì)纖維結構的調(diào)控，結果揭示CENP-A染色質(zhì)呈現(xiàn)一種不同于常規(guī)H3染色質(zhì)的*的“雙排結構"。

李國紅課題組還利用生物化學和細胞生物學方法發(fā)現(xiàn)，CENP-A的RG loop（CENP-A*的Arg80/Gly81兩個氨基酸）對CENP-A染色質(zhì)形成“雙排結構"非常關鍵，并且還是CENP-A招募CENP-N的關鍵性位點。有趣的是，CENP-N只能夠與結構開放的CENP-A染色質(zhì)結合，而結構緊密的“雙排"CENP-A染色質(zhì)則可以抑制CENP-N的結合。進一步研究發(fā)現(xiàn)隨著細胞周期中DNA的復制，著絲粒區(qū)CENP-A染色質(zhì)結構由G1期的緊密狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>S期的開放狀態(tài)，從而使CENP-N在S期被招募并裝配至著絲粒CENP-A染色質(zhì)上。綜合以上結果，李國紅課題組提出了著絲粒區(qū)染色質(zhì)結構周期性的變化可以調(diào)節(jié)RG loop在CENP-A染色質(zhì)上的“暴露"或“隱藏"，從而調(diào)節(jié)CENP-N周期性地裝配至著絲粒，進而介導著絲粒的功能，為揭示表觀遺傳因子CENP-A在著絲粒染色質(zhì)結構建立中的功能以及如何招募下游CCAN蛋白并完成著絲粒功能提供了答案。

5月5日，Genes & Development 雜志在線發(fā)表了李國紅課題組關于著絲粒區(qū)染色質(zhì)結構和功能的這一研究成果。

該項目得到了國家自然科學基金委、科技部“973"計劃和中國科學院的基金支持。該研究的通訊作者為李國紅，房俊男(博士研究生)為*作者，該研究還得到了生物物理所許瑞明課題組的幫助與支持。

圖例：著絲粒區(qū)CENP-A染色質(zhì)結構的動態(tài)變化調(diào)控細胞周期中CENP-N的招募與裝配