[Science系列] 北京大学生命科学学院、北京大学-清华大学生命科学联合中心研究员李晴研究组近日在DNA复制偶联的核小体组装的机制方面做出重要突破，该工作发现单链DNA结合蛋白RPA通过结合组蛋白H3-H4，形成一个高效的平台递呈组蛋白到新合成子链起始核小体组装。这一发现揭示一条全新的DNA复制和核小体组装的偶联机制，大大促进染色质复制领域的发展。该成果发表在2017年1月27号的《科学》(Science)上(RPA binds histone H3-H4 and functions in DNA replication-coupled nucleosome assembly)。
李晴研究组以酿酒酵母为模式物种，发现DNA复制叉上的重要因子RPA在这个过程非常重要。在DNA复制过程中，已知解旋酶MCM解开双链DNA (dsDNA)，产生单链DNA (ssDNA)，RPA迅速结合刚生成ssDNA，保护ssDNA避免损伤和产生二级结构，保证DNA复制正常有序进行。研究组首先发现RPA能够直接结合组蛋白H3-H4，结合在ssDNA的RPA可以促进H3-H4和相邻的dsDNA结合，这是核小体组装的起始步骤；用一系列体内体外方法，包括建立一个新的ReIN－Map方法，定量分析了酵母体内全基因组水平新合成DNA上核小体的分布，证明RPA在DNA复制偶联的核小体组装过程中作用非常重要。据此，李晴研究组提出在DNA复制偶联的核小体组装过程中，RPA-ssDNA复合物可以作为通用平台，方便多条分子伴侣呈递组蛋白通路连接到复制叉，从而促进子链DNA上核小体组装，揭示了一条新的将DNA复制和核小体组装相偶联的机制。RPA的这个新功能对这个领域来说是出乎意料的，因为RPA是一个ssDNA结合蛋白，而核小体只能在dsDNA上形成。
DNA replication-coupled nucleosome assembly is essential to maintain genome integrity and retain epigenetic information. Multiple involved histone chaperones have been identified, but how nucleosome assembly is coupled to DNA replication remains elusive. Here we show that replication protein A (RPA), an essential replisome component that binds single-stranded DNA, has a role in replication-coupled nucleosome assembly. RPA directly binds free H3-H4. Assays using a synthetic sequence that mimics freshly unwound single-stranded DNA at replication fork showed that RPA promotes DNA-(H3-H4) complex formation immediately adjacent to double-stranded DNA. Further, an RPA mutant defective in H3-H4 binding exhibited attenuated nucleosome assembly on nascent chromatin. Thus, we propose that RPA functions as a platform for targeting histone deposition to replication fork, through which RPA couples nucleosome assembly with ongoing DNA replication.