研究者在芽殖酵母中利用AID（Auxin-induced degradation）系统诱导Cdc9在DNA复制早期快速降解，抑制冈崎片段末端的连接，进而在透射电镜下观察DNA复制中间体，发现在超过94%的复制叉上都含有翘起的DNA结构（flap structure），并且这个翘起结构主要集中在其中一条子链上，进一步的分析表明有翘起发生在滞后链(图1)。通过测量翘起结构 (Flap)的两个主要特征(图2)：Flap本身的长度和相邻Flap的间距，研究者发现，1)在野生型背景下，Flap的长度集中分布在52 nt左右，其长度受到Pol δ的链置换活性和Fen1的核酸酶活性调控，而且Flap的长度分布具有13-15 nt的步长，可能是由核小体中周期性组蛋白和DNA相互作用障碍链置换合成造成的。2）相邻Flap的间距与冈崎片段长度相似，集中在190 bp左右。该间距的增大来自于DNA复制偶联的核小体组装突变，例如经典组蛋白分子伴侣CAF-1大亚基Cac1的缺失突变（cac1Δ）以及Mcm2结合组蛋白突变mcm2-3A，两个突变分别会导致新合成组蛋白的组装缺陷和旧组蛋白回收缺陷，这个间距增加到280bp左右，表明冈崎片段的合成受核小体组装程度调节。

图1：电镜核酸技术观察DNA连接酶降解后的复制叉结构。图示复制泡结构；左图是Cdc9降解后，右图是未降解对照。

研究者在Pol δ亚基非催化亚基Pol32缺失突变中观察到flap间距变大，和上述提到核小体组装突变cac1Δ以及mcm2-3A的间距变化类似 (图2)。研究者进一步通过体内、体外分析直接证明了Pol32的C端可以直接结合组蛋白H3-H4，并通过ReIN-Map方法证明Pol32调节滞后链上的核小体组装。

图2：翘起结构 (Flap)的两个特征：Flap的长度 (A)和相邻Flap的间距(B)。

综上，李晴课题组应用电镜核酸技术直接观察复制叉滞后链的分子事件，发现Pol32介导了核小体组装，进而提供了冈崎片段合成过程中链置换的终止位置，为冈崎片段成熟和核小体组装协同机制提供直接证据(图3)。

图3：Pol32介导核小体组装与冈崎片段成熟协同机制。(i)　Pol δ催化冈崎片段合成；(ii)　冈崎片段合成后，通过Pol32快速组装H3-H4四聚体到新合成的DNA上；(iii)　Pol δ侵入先前产生的具有新生核小体的冈崎片段；(iv)　冈崎片段合成的重复循环，形成反应核小体间距的flap间距；在Pol32缺失突变体中，核小体组装水平下降导致核小体屏障的减少，进而导致冈崎片段增长。

邮箱：

li.qing@pku.edu.cn

实验室主页：

https://bio.pku.edu.cn/homes/Index/news_cont_jl/16/36.html

研究方向： 

染色质复制与表观遗传信息传递 (Chromatin Replication & Epigenetic Inheritance)

生命科学领域的一个核心问题是多细胞生物如何将同一个基因组展示成众多形态与功能迥异的不同类型细胞的转录组，例如人体中高度分工的数百种细胞。染色质既是编码的基因组信息的DNA的保护神，又是其信息解调器。表观遗传学就是在染色质层面研究基因组信息的复制和解调，探索染色质在生殖发育、细胞编程与重编程、衰老与疾病发生等过程的作用。

本实验室致力于探索染色质复制与表观遗传信息传递的分子机制，探讨表观遗传信息在基因组稳定性和细胞命运决定中的作用。作为染色质的基本结构单位，核小体在辅助因子的作用下层层折叠，组装成高度有序的染色质，有效的压缩和保护DNA而且蕴藏丰富的表观遗传信息，在时空间上精细调节基因组的信息有序输出和复制，确保生命个体的正常发育并对外界刺激做出应答。表观遗传信息的传递包括了细胞分裂周期中染色质的复制和表观遗传信息在子代间的分配。DNA复制时复制叉前的“父本”核小体先解组装，然后回收的“父本”和“新合成”的组蛋白在新生DNA子链上重新组装成核小体，这个过程被称为DNA复制偶联的核小体组装。而且细胞分裂通过某种机制将两条姐妹染色体及其携带的表观遗传信息被分配到两个子细胞中，子细胞继承的表观遗传信息的改变与细胞的命运决定密切相关。DNA复制偶联核小体组装不仅受组蛋白分子伴侣和修饰调控，同时和DNA复制元件密切相关，是理解表观遗传信息在细胞分裂过程中继承机制的核心步骤。数据表明，该过程的失调与多种疾病相关，包括肿瘤、神经退行性病变和早衰等，揭示染色质复制机制有助于解析人类疾病发生和发展的分子机理，为肿瘤诊疗、器官修复及药物设计等提供理论指导。

本实验室以酵母和哺乳动物细胞为模式，从DNA复制偶联的核小体组装入手，研究染色质复制和表观遗传信息传递的分子机制，揭示染色质复制在基因组稳定性维持及细胞命运决定等方面的功能。研究方向主要包括：

1、DNA复制偶联的核小体组装机制；

2、染色质复制、高级结构重建及其维持基因组稳定性的机制；

3、表观遗传信息的分配和细胞命运决定中的机制。