工物系牽頭的中國暗物質實驗合作組刷新國際暗物質年度調製效應研究靈敏度
生命學院鍾毅課題組合作發現長期記憶的動態維持機制
地學系宮鵬研究組發布全球逐年高解析度不透水面製圖產品
環境學院郝吉明、賀克斌與地學系張強課題組合作發文揭示近年來中國空氣品質改善的驅動因素
化工系戈鈞課題組合作發文報導基於酶催化的細胞內代謝物原位檢測新方法
機械系程嘉合作發文報導摩擦納米發電機用於電輔助細胞列印
生命學院陳柱成課題組在《科學》合作發表長文闡述RSC複合物重塑染色質的機理
工物系牽頭的中國暗物質實驗合作組
刷新國際暗物質年度調製效應研究靈敏度
11月25日，清華大學工程物理系牽頭的中國暗物質實驗（China Dark matter EXperiment, CDEX）合作組在國際物理學頂級期刊《物理評論快報》（Physical Review Letters）上在線發表題為《基於點電極高純鍺探測器年度調製效應分析的輕暗物質搜索》（Search for Light Weakly-Interacting-Massive-Particle Dark Matter by Annual Modulation Analysis with a Point-Contact Germanium Detector at the China Jinping Underground Laboratory）的研究論文。論文分析了CDEX-1B實驗系統四年多的運行數據，沒有測量到暗物質年度調製效應，並對質量小於6千兆電子伏特（GeV）的輕暗物質給出了暗物質年度調製效應分析的國際最靈敏限制。
眾多的天文觀測證據顯示宇宙中存在大量的暗物質，並且在物質起源和宇宙演化過程中具有十分重要的地位。弱相互作用重粒子（WIMP）是目前最流行的暗物質候選者。近年來，歐洲的DAMA實驗組（使用碘化鈉探測器）和美國的CoGeNT實驗組（使用高純鍺探測器）先後聲稱在10 GeV附近發現暗物質年度調製信號，與其他實驗給出的結果相矛盾，使得輕質量暗物質探測成為當前暗物質研究的熱點。
暗物質調製效應是由於地球周期性的公轉或自轉使得地球在銀河系中的速度存在周期性調製效應，從而導致暗物質與探測器相互作用的事例率產生周期性變化，根據調製周期可分為年調製效應（如圖1所示）和日調製效應。其中，由於地球自轉導致的日調製幅度太小，現階段的實驗精度還無法進行探測。年度調製效應分析則要求探測器閾值低、曝光量大，且實驗環境特別是本底水平具有足夠好的長時間穩定性。
圖1 暗物質年度調製效應示意圖。左：由於地球公轉，暗物質與探測器的相對速度（相互作用事例率）會產生周期性變化，相對速度（相互作用事例率）在6月達到最大，12月達到最小，調製周期為1年。右上：本次分析中的CDEX點電極高純鍺探測器及暗物質直接探測示意圖。右下：紅（藍）線表示6月2日（12月1日）質量為8 GeV的WIMP與探測器靶核發生彈性散射後的核反衝能譜，兩者之差（黃線）為理論上的年度調製幅度譜。
CDEX合作組基於CDEX-1B四年多的實驗數據，對其長期穩定性進行研究，並針對兩個時間段、不同數據組提出了新的聯合分析方法，檢驗暗物質年度調製效應是否存在以及是否符合理論預期。實驗結果沒有表現出明顯的年度調製效應，進一步排除了DAMA與CoGeNT合作組聲稱發現的暗物質質量區域，如圖2所示。這項工作對質量小於6 GeV的WIMP粒子的年度調製靈敏度限制達到國際最好水平。
圖2 上圖：CDEX實驗數據給出的年度調製幅度（天文學模型無關），沒有表現出明顯的年度調製效應；下圖：基於年度調製效應分析的自旋無關暗物質排除曲線，排除了DAMA實驗組（模型相關）和CoGeNT實驗組（模型無關）聲稱的暗物質區域，並在6 GeV以下給出了國際暗物質年度調製效應研究最靈敏的限制結果。
工程物理系博士後楊麗桃為論文第一作者，工程物理系嶽騫研究員和馬豪副教授為論文共同通訊作者。該研究工作得到了國家重點研發計劃「大科學裝置前沿研究」重點專項、國家傑出青年科學基金等項目經費資助，以及清華大學暗物質實驗平臺和自主科研計劃經費支持。
論文連結：
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.123.221301
生命學院鍾毅課題組合作發現
長期記憶的動態維持機制
11月22日，清華大學生命科學學院鍾毅課題組在《自然·通訊》(Nature Communications)在線發表了題為《α2-chimaerin和Rac1活性的相互作用決定了長期記憶的動態維持》(Interplay between α2-chimaerin and Rac1 activity determines dynamic maintenance of long-term memory)的研究論文。本論文在小鼠中首次揭示了Rac1活性依賴的遺忘的可逆性是長期記憶動態維持的基礎。這一研究顛覆了人們對於長期記憶在維持階段的認知，揭示了可逆性遺忘在長期記憶維持中的重要作用，並啟發科學家們重新理解遺忘和記憶的本質。
長期記憶的動態維持機制
記憶鞏固理論認為，一旦長期記憶的形成完成，長期記憶將保持在穩定強度，無法進一步增強。今日鍾毅課題組在小鼠的研究中表明，情境恐懼記憶即使在形成很久之後，也能夠被進一步增強。在進一步探索這種出乎意料的記憶增強機制中，研究人員發現，一次足底電刺激的情境恐懼訓練同時誘發海馬腦區的Rac1的持續激活和α2-chimaerin蛋白的長期合成。Rac1的持續激活介導了可逆性遺忘。而α2-chimaerin作為記憶維持分子，通過在維持階段抑制Rac1活性，進而維持記憶在中間水平 (上圖，RacGAP α2-chimaerin+Rac1 activity)。通過調控背側海馬腦區的Rac1活性或改變α2-chimaerin的表達，中間水平的記憶能夠被增強(上圖，Inhibition of Rac1 activity)或者減弱(上圖，Enhancement of Rac1 activity)。因此，Rac1活性和α2-chimaerin蛋白之間的相互作用決定長期記憶的動態維持。
清華大學生命科學學院PTN項目博士生呂莉、劉雲龍博士、中國科學院生物物理研究所博士生謝建新為本文共同第一作者，清華大學鍾毅教授為本文通訊作者。本研究受到國家自然科學基金、北京市科委和清華-北大生命聯合中心的資助。
原文連結：
https://www.nature.com/articles/s41467-019-13236-9
地學系宮鵬研究組發布
全球逐年高解析度不透水面製圖產品
近日，清華大學地球系統科學系宮鵬教授研究組在《環境遙感》(Remote Sensing of Environment)在線發表題為《全球逐年不透水面變化: 1985-2018》(「Annual maps of global artificial impervious area between 1985 and 2018」)。該研究首次完成了全球高空間解析度(30米)人造不透水面逐年動態數據產品(1985-2018) (以下簡稱GAIA)，並揭示了全球主要國家和地區的城市化速率差異, 為全球城市化研究提供了重要的基礎數據。
圖1.長時序的不透水面面積變化（歐洲、北美和東亞）
根據聯合國最新的預測，到本世紀中葉，未來全球城市人口佔世界總人口的比例會達到近70%，且大部分的新增城市人口將會發生在亞洲和非洲等發展中地區。快速的全球城市化進程對城市環境和人居健康帶來了重大的挑戰。城市不透水面作為城市環境的重要基礎要素，對於開展城市研究具有極為重要的現實意義。然而，目前全球仍沒有高時空解析度且長時序的城市數據產品來支撐全球城市化研究。
針對這一問題，宮鵬教授領導的研究組基於Google Earth Engine雲計算平臺，繪製了全球30米解析度逐年的城市不透水面數據(1985-2018)。研究基於長時序的Landsat光學影像(近150萬景)及其他的輔助數據(夜間燈光數據及Sentinel-1 雷達數據)，首先通過空間掩模和特徵評價(「Exclusion-Inclusion」)算法實現了對逐年不透水面的快速製圖，然後通過時間一致性檢驗(「Temporal Consistency Check」)算法對初始的不透水面序列進行時間域濾波和轉化邏輯推理，從而保證了獲取的不透水面序列在時空上的合理性。針對全球乾旱區不透水面製圖的難點，研究組引入了Sentinel-1 雷達數據和夜間燈光數據，較之前的研究顯著提高了產品在乾旱區的製圖精度。通過對典型年份的精度評價分析可知GAIA的平均總體精度超過了90%。同時對比全球主要的城市數據產品發現，GAIA在城市面積的量級和時序特徵上均更為合理。
研究首次基於長時序的全球不透水面數據揭示了全球城市化進程在主要國家和地區上的差異。北美和亞洲佔據了全球近70%的不透水面面積。過去近30年，亞洲地區的不透水面在全球的佔比從34%躍升到了43%。中國和美國作為全球主要的城市化區域，其不透水面佔比全球約50%，且中國的城市化面積在2015年已超過美國。東亞和南亞地區是過去30年全球城市化的主要引擎。
清華大學地學系宮鵬教授、中國科學院遙感與數字地球研究所王傑博士為論文的通訊作者，其帶領的研究組在主要生態要素(包括溼地、城市、林地、農地、水體等)的製圖研究中積累了大量的樣本和核心算法的開發，為實現大範圍長時序製圖工作的開展提供了基礎。該研究工作還受到了國內外機構相關機構的合作和支持，包括清華大學中國城市研究院、清華海峽院人工智慧地球實驗室（AI for Earth Lab）、 愛荷華州立大學、加州大學戴維斯分校、中山大學和北京城市規劃研究院。研究得到了國家全球變化與應對重點專項、Delos捐助和唐仲英基金會的部分支持。研究所得到的GAIA數據可以通過清華大學進行開放下載:
http://data.ess.tsinghua.edu.cn.
論文連結：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425719305292
環境學院郝吉明、賀克斌與地學系張強課題組合作發文揭示近年來中國空氣品質改善的驅動因素
11月18日，清華大學環境學院郝吉明院士課題組、賀克斌院士課題組、地球系統科學系（以下簡稱「地學系」）張強教授課題組合作在《美國國家科學院院刊》（PNAS）在線發表題為《2013-2017年間中國PM2.5空氣品質改善的驅動力》（Drivers of improved PM2.5 air quality in China from 2013 to 2017）的論文，評估了2013年-2017年間我國大氣細顆粒物（PM2.5）汙染的改善情況和健康效益，定量分析了《大氣汙染防治行動計劃》（以下簡稱《大氣十條》）各項政策對空氣品質改善的貢獻。
隨著我國經濟快速發展，大氣汙染事件頻發，危害居民公共健康並引起社會廣泛關注。為解決嚴重的大氣汙染問題，切實改善空氣品質，2013年9月國務院發布實施了《大氣十條》，明確了當前和今後一個時期大氣汙染防治總體思路，提出10條35項重點任務措施，對2017年全國及重點區域、重點城市的空氣品質改善提出了具體的要求。《大氣十條》實施以來，重點地區汙染狀況明顯改善，空氣品質顯著提升。在這一過程中，各項政策對空氣品質改善起到了多大作用，一直是政府和公眾關心的問題。
為全面評估《大氣十條》的落實成效，中國工程院組織開展了《大氣十條》實施效果終期評估工作，分析了2013年-2017年間空氣品質改善情況，梳理了各項政策落實情況和實施效果，評估了各項政策對環境空氣品質變化的貢獻，分析了存在的問題並提出改進建議，以推動下一步工作科學有效開展。
其中，清華大學環境學院郝吉明院士領銜的研究團隊在梳理總結五年間空氣汙染治理措施的基礎上，依託清華大學開發的中國多尺度排放清單模型，結合大氣化學傳輸模型和大氣汙染暴露-響應模型，評估了2013年-2017年間中國PM2.5汙染改善的主要驅動因素，逐一定量了《大氣十條》中各項政策的貢獻。
研究發現，《大氣十條》實施以來，2013年-2017年間全國人群PM2.5暴露水平從61.8微克/立方米下降到42.0微克/立方米，下降32%。減排是中國近年來空氣品質改善的主導因素，而年際間氣象條件變化影響較小。減排和氣象條件變化對全國人群PM2.5暴露水平下降的貢獻分別為91%和9%。通過《大氣十條》主要政策實施，全國範圍內減少二氧化硫排放1640萬噸，氮氧化物排放800萬噸，一次PM2.5排放350萬噸。工業行業提標改造（包括電力超低排放改造和鋼鐵、水泥等重點行業提標改造）、燃煤鍋爐整治、落後產能淘汰以及民用燃料清潔化是對空氣品質改善最為有效的四項政策。上述四項政策措施分別使全國人群PM2.5濃度暴露水平下降了6.6、4.4、2.8和2.2微克/立方米。
《大氣十條》各項政策對汙染物減排、PM2.5濃度下降及相關健康效益的貢獻
研究首次量化評估了《大氣十條》各項政策對2013-2017年間中國PM2.5汙染改善的貢獻，證實《大氣十條》方向正確、執行有力、成效顯著。研究對於我國制訂下一步清潔空氣政策、實現空氣品質持續改善具有重要指導意義，並對其他發展中國家的大氣汙染控制決策過程具有參考價值。雖然我國空氣品質大幅改善，但2017年全國338個城市中尚有64%的城市PM2.5年均濃度不達標，我國PM2.5汙染防控工作依然任重道遠；全國大氣臭氧汙染增速加快，PM2.5和臭氧汙染協同控制成為迫切需要解決的問題。
研究進一步建議，為打贏藍天保衛戰，必須在鞏固和深化《大氣十條》行之有效的措施和政策基礎上，加大力度釋放能源、產業和交通結構調整的汙染減排潛力；同時實施更加嚴格的非電工業行業控制政策，實施柴油機汙染防治行動計劃和揮發性有機物（VOC）減排工程，推進農業和畜牧業氨排放治理，加大氮氧化物、VOC和氨減排力度，實現全國空氣品質持續穩定改善，全面打贏藍天保衛戰。
清華大學環境學院郝吉明院士、賀克斌院士和地學系張強教授為論文共同通訊作者，張強、地學系博士畢業生鄭逸璇（現為斯坦福卡內基科學研究所博士後）和同丹（現為加州大學爾灣分校博士後）為論文共同第一作者，來自北京大學、中國氣象科學研究院、生態環境部環境規劃院、中國科學院生態環境研究中心、中國科學院安徽光學精密機械研究所、國家氣候中心、中國科學院大氣物理研究所等十多家單位的二十多位院士專家參與了該項研究。研究得到中國工程院、國家自然科學基金委和國家重點研發計劃的支持。
文章連結：
https://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1907956116
化工系戈鈞課題組合作發文報導
基於酶催化的細胞內代謝物原位檢測新方法
11月14日，清華大學化學工程系戈鈞課題組與中國科學院過程所魏煒研究員、天津大學張麟教授、清華大學生命科學學院研究員李賽合作在《自然·通訊》（Nature Communications）發表文章《無定形金屬有機骨架用於酶的裝載和遞送》（Packaging and delivering enzymes by amorphous metal-organic frameworks），報導了採用無定形金屬有機骨架材料進行酶分子包埋，構建高效酶催化劑的新方法。包埋於無定形金屬有機骨架結構中的酶分子具有很好的催化活性和穩定性，無定形金屬有機骨架納米載體將酶分子遞送進細胞，在細胞內進行生物催化反應，在目標代謝物的催化轉化過程中產生螢光信號，實現了活細胞內代謝物的單細胞水平原位檢測。
細胞內重要的代謝物變化與很多疾病的發生有著密切的關係，細胞內目標代謝物的檢測對細胞代謝基礎研究和疾病早期診斷具有重要意義。簡便易操作並且適用性廣的單細胞水平的胞內代謝物的靈敏檢測技術在重大疾病比如癌症的早期診斷及預後監測、慢性病的健康管理等方面具有廣闊的應用前景。
該工作提出基於酶催化的細胞內代謝物原位檢測新方法，利用酶催化對底物的專一性和高效性實現對目標代謝物分子的高選擇性轉化，產生可檢測的螢光信號；理論上該方法可以針對不同目標代謝物設計特定的酶催化反應進行檢測，具有很好的普適性。該方法的關鍵是將酶分子遞送進細胞後如何保持酶催化劑在胞內環境中的高活性和良好的穩定性。戈鈞課題組前期工作提出一步共沉澱法將酶分子包埋於無機晶體、金屬有機骨架晶體中，利用載體微環境的限域效應、鄰近效應等增強酶催化劑在人工應用環境下的穩定性以及酶-金屬耦合催化的總效率，利用缺陷效應提高金屬有機骨架晶體中酶催化的表觀活性，開發了基於化學工程和納米技術手段改造酶催化劑的新途徑。
在此基礎上，本研究進一步利用缺陷工程方法，在一步共沉澱法製備酶-金屬有機骨架複合物的過程中，調控有機配體濃度，產生大量金屬離子和有機配體間的配位缺陷。通過掃描電鏡、超分辨螢光、X射線衍射、X射線吸收精細結構譜、分子動力學模擬等手段相結合，該研究發現配位缺陷使得金屬有機骨架在形成過程中喪失了長程有序結構，發生了由晶態向無定形狀態的轉變，酶分子被包埋在100nm左右的粒徑均一的無定形載體中。分子模擬發現無定形金屬有機骨架載體中出現大量3-6nm的介孔，氮氣吸附實驗確認了載體中介孔的存在，冷凍電鏡斷層成像技術則直接觀察到了酶-無定形金屬有機骨架複合物中大量存在的貫穿介孔，而相應的晶態複合物中僅存在1nm左右的微孔。通過載體中的酶催化反應-擴散模型的理論計算，該研究發現晶態複合物中1nm左右的微孔限制了酶的底物分子在載體中的傳質，從而嚴重降低了酶催化劑的表觀活性。而酶-無定形金屬有機骨架複合物中，大量3-6nm的貫穿介孔有利於底物分子的傳質，酶催化劑的表觀活性比晶態提高5~20倍，接近於天然狀態酶的活性。同時，載體的限域包埋提高了酶催化劑在高溫、蛋白酶等苛刻條件下的穩定性。
圖1. 無定形金屬有機骨架納米顆粒(a)以及酶-無定形金屬有機骨架複合物(b)的掃描電鏡圖；(c)酶-無定形金屬有機骨架複合物的超分辨螢光顯微鏡；(d)X-射線衍射；(e)X-射線吸收精細結構；(f)分子動力學模擬孔徑；(g)氮氣吸附實驗並通過NLDFT模型計算的孔徑分布；(h)冷凍電子斷層成像術直觀觀察到的酶-無定形金屬有機骨架複合物介孔；(i)包埋酶的表觀酶活性。
粒徑均一的100nm左右的無定形金屬有機骨架載體將包埋其中的酶分子通過胞吞作用遞送進入細胞，酶催化劑在載體保護下在胞內具有良好的活性和穩定性，催化目標代謝物反應產生螢光信號。以胞內葡萄糖檢測為例，基於螢光信號強度，該方法可以很簡便實現活細胞內葡萄糖濃度的原位準確測定，並且與傳統的細胞裂解檢測方法的結果一致。更為重要的是，該方法可以實現單細胞水平的檢測，很好地避免了傳統細胞裂解檢測方法的濃度平均化問題。進一步地，本研究中基於腫瘤細胞的「瓦博格效應」（Warburg effect），利用酶-無定形金屬有機骨架複合物檢測出了多種癌細胞內葡萄糖濃度顯著高於正常細胞，可以用於癌細胞和正常細胞的區分，為開發癌症液態活檢技術提供了新思路。
圖2. 肝癌細胞和正常肝細胞的螢光強度變化圖(a)以及對應的共聚焦系統圖像(b)；(c)不同細胞胞內葡萄糖濃度和檢測螢光強度的關係；各細胞螢光強度達到峰值時的細胞圖像(d)。
清華大學化工系吳曉玲博士（現為華南理工博士後）、中國科學院過程所副研究員嶽華和清華大學化工系博士生張原宇為本文共同第一作者，清華大學化工系長聘副教授戈鈞、中國科學院過程所研究員魏煒、天津大學化工學院張麟教授和清華大學生命科學學院研究員李賽為本文共同通訊作者。清華大學為第一完成單位。該研究得到國家重點研發計劃納米科技重點專項青年項目、國家自然科學基金優秀青年基金、北京自然科學基金傑出青年基金等項目的資助。
論文連結：
https://www.nature.com/articles/s41467-019-13153-x
機械系程嘉合作發文報導
摩擦納米發電機用於電輔助細胞列印
11月9日，清華大學機械工程系程嘉副研究員與姚睿副教授、路益嘉博士合作，在《納米能源》（Nano Energy）上在線正式發表題為「摩擦納米發電機用於電輔助細胞列印」 (Triboelectric nanogenerators for electro-assisted cell printing)的學術文章。
摩擦納米發電機（Triboelectric nanogenerator, TENG）是一種基於摩擦起電和靜電感應原理，可將機械能轉換為電能的設備，具有結構簡單、價格低廉、柔性的優點。其高電壓、低電流的特性，在高電壓條件下為容性負載供能時具有獨特優勢。模塊化組織工程是一種構建並利用模塊化單元自下而上設計生物組織的技術，可用於細胞移植、人造器官等。載細胞水凝膠微球具有良好的互聯性、機械性能和三維微環境，是最常用的研究對象。電輔助分離技術能夠生產單分散、生物活性高、尺寸和形態可控的微球，以往的研究一般依靠商業電源產生直流或脈衝高壓輸出，系統相對複雜昂貴，而TENG作為一種新型的高壓電源可以使細胞列印技術更為簡單、高效。
摩擦電輔助細胞列印：（a）裝置效果圖（b）HepaRG、Hela細胞存活性螢光染色（c）細胞存活率對比
本論文提出了一種利用摩擦納米發電機供能的電輔助細胞列印系統，由獨立摩擦層碟式摩擦納米發電機，倍壓整流電路和基本的細胞列印裝置構成。摩擦納米發電機和倍壓整流電路產生高壓靜電場（5-8 kV），細胞列印裝置產生直徑（~300 μm）可控、形狀規則、適合三維細胞培養的微球。在HepaRG和Hela細胞的載細胞微球列印實驗中，均具有高於92％的細胞存活率，同時，利用TENG列印的微球所帶電量（34.40±4.48 pC）相對於商業電源（42.40±19.66 pC）更低更穩定，更適用於電敏感性細胞列印。此外，本文進行了電學分析和多物理場耦合仿真，以揭示摩擦電驅動下的細胞印表機理；通過參數實驗確定了合適的細胞列印參數。實驗結果證明摩擦納米發電機可以安全有效地用於電輔助細胞列印及後續生物應用，是現有技術的有益補充，在無法使用傳統電源的場景下具有技術競爭優勢。
摩擦電輔助細胞列印系統特性參數：（a）電路原理（b）摩擦納米發電機工作原理（c）升壓電路（d）微液滴電荷測量示意圖（e,f）列印過程電流與電量波形（g,h）電勢分布仿真結果（i）高速攝像機拍攝液滴下落過程（j）液滴下落位移與速度
清華大學機械系程嘉、姚睿、路益嘉為本文共同通訊作者。清華大學機械系研究生霍恆寧、劉帆為本文共同第一作者（已畢業）。其他作者包括羅依雪、顧謙、劉源、王昭政、陳若瑜、季林紅教授。本工作得到國家科技重大專項、國家重點研發計劃、國家自然科學基金和清華自主研究項目的支持。
論文連結：
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.104150
生命學院陳柱成課題組在《科學》合作發表長文闡述RSC複合物重塑染色質的機理
11月1日，清華大學生命科學學院陳柱成、北京大學生命學院高寧與美國猶他大學Bradley Cairns課題組在《科學》（Science）期刊上在線發表題為《核小體結合狀態的染色質重塑複合物RSC的結構》（Structure of the RSC complex bound to the nucleosome）的研究長文。該工作解析了RSC-核小體複合物的高分辨冷凍電鏡結構（整體解析度7.1埃，核心區域3.0埃），揭示了RSC複合物對染色質的重塑機理。
染色質是遺傳信息的物質載體。染色質的形成可以有效壓縮DNA以適應細胞空間的需要，但同時抑制了基因的表達。核小體是組成各級染色質結構的基本單位。染色質重塑複合物（Chromatin remodeler）改變核小體位置和組成，對染色質結構進行重塑，在基因表達、DNA複製與修復等過程中發揮著重要作用。RSC是酵母細胞的關鍵染色質重塑複合物，調控酵母大部分基因的表達。RSC複合物包含15個亞基，其分子量在1MDa以上。儘管被廣泛研究，RSC如何組裝，如何滑動核小體，打開基因啟動子的機理仍有賴於進一步闡釋。
RSC-核小體複合物的整體結構以及核小體識別模型
陳柱成實驗室自建立起，對染色質重塑過程進行了系列深耕。曾經報導了染色質重塑蛋白Snf2和ISWI在不同狀態下的結構。在這些研究基礎上，陳柱成與高寧、Bradley Cairns實驗室合作，解析了RSC-核小體複合物的高分辨結構，並對關鍵亞基進行了功能研究。
該結構顯示，RSC分為三個功能模塊（圖1），即馬達模塊（Motor）、ARP模塊與底物招募模塊（SRM），這三個模塊由核心亞基Sth1串聯組成。與前期普遍認為的「空腔-嵌入」模型不同，該工作發現RSC主要通過馬達與核小體相互作用，這支持了統一的ATP依賴的染色質重塑模型。ARP模塊主要起到支架和調控馬達的作用。SRM包含三個底物招募葉片：DNA結合葉片（DB-lobe）、組蛋白尾肽結合葉片（HB-lobe）與核小體結合葉片（NB-lobe）。這些葉片在空間上被安置在它們對應的底物附近，使它們能夠協同作用，結合核小體。
工作闡明了RSC識別啟動子的染色質特徵，定向移動核小體，打開啟動子的機理。RSC的多個亞基在生物進化過程中高度保守，RSC結構的解析為理解人源複合物(PBAF)提供了模版。其中，在NB-lobe的Sfh1亞基被發現結合組蛋白H2A-H2B酸性區表面，促進了RSC在體內和體外的染色質重塑活性，這提示Sfh1的同源蛋白INI1/ BAF47/SMARCB1突變造成多種癌症和神經發育疾病的可能機理。
清華大學2015級博士生葉佑丕（陳柱成課題組）、2014級博士吳昊（高寧課題組）為本文共同第一作者，2017級博士生陳康靜（陳柱成課題組）、2017級張文浩（鄧海騰課題組）參與了重要工作。清華大學生命學院陳柱成教授、北京大學生命學院高寧教授以及美國猶他大學Bradley Cairns教授為本文共同通訊作者。本課題由中國科技部，國家自然科學基金委提供經費支持，並得到清華-北大生命科學聯合中心，北京市高精尖結構生物學創新中心的資助。
原文連結：
https://science.sciencemag.org/content/early/2019/10/30/science.aay0033