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染色质的生物物理学研究为理解基因组调控机制提供了重要见解。研究人员已解析出许多原子分辨率结构，包括染色质的基本组成单元——核小体核心颗粒（NCP），以及更大的NCP阵列；这些结构既涵盖游离状态，也包括与效应因子或翻译后修饰结合的状态。它们为理解关键功能相互作用提供了深入的结构图景。相比之下，人们对内在无序的核小体尾部所知甚少，而这些尾部对于染色质中的高级结构相互作用、转录、DNA修复和相分离至关重要，也是翻译后修饰的作用枢纽。本文聚焦于四种组蛋白之一——组蛋白H3的尾部，并利用溶液核磁共振波谱法，测量游离NCP中该尾部每个酰胺质子位置的静电势。结合这些静电势与分子动力学模拟，我们计算了野生型（WT）H3尾部以及两种变体的结构系综：一种将尾部所有精氨酸替换为赖氨酸（R2K），另一种则将所有赖氨酸替换为精氨酸（K2R）。我们的结构系综表明，与R2K或WT尾部相比，K2R尾部更倾向于占据NCP中DNA双螺旋缠绕之间带负电性最强的区域；而富含赖氨酸的尾部则相对更偏好DNA进入和退出位点附近负电性较弱的区域。这些结构系综有助于阐明相邻颗粒间相互作用的差异，并揭示这些差异如何导致不同NCP变体的扩散特性和相分离倾向发生变化。
通过核磁共振测得的逐残基静电势揭示了精氨酸—赖氨酸平衡对核小体核心颗粒中无序组蛋白 H3 尾部构象系综的重要性 | bioRxiv
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染色质的生物物理学研究为理解基因组如何受到调控提供了重要见解。许多
染色质基本构件——核小体核心颗粒（NCP）——以及更大的 NCP 阵列，其单独存在时及与效应因子或翻译后修饰形成复合物时的原子分辨率结构均已得到解析。这些结构为了解关键功能性相互作用提供了深入的图景。相比之下，关于核小体内在无序尾部的信息要少得多；而这些尾部对于染色质中的高级相互作用、转录、DNA 修复和相分离至关重要，同时也是翻译后修饰的枢纽。本文聚焦于四种组蛋白之一——组蛋白 H3——的尾部，并通过溶液核磁共振（NMR）波谱，在分离的 NCP 中测定其每个酰胺质子位置处的静电势。结合这些静电势与分子动力学模拟，我们计算了野生型（WT）H3 尾部以及两种变体的结构系综：一种将尾部中的所有精氨酸替换为赖氨酸（R2K），另一种则将所有赖氨酸替换为精氨酸（K2R）。我们的系综结果显示，与 R2K 或 WT 尾部相比，K2R 尾部更倾向于占据 NCP 中 DNA 双螺旋圈之间负电荷最强的区域；而富含赖氨酸的尾部则相对更偏好 DNA 进入和退出位点附近负电荷较弱的区域。这些结构系综有助于揭示相邻颗粒间相互作用的差异，并解释 NCP 变体在扩散和相分离倾向方面的变化。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。
基金信息声明
加拿大卫生研究院，
https://ror.org/01gavpb45，FND-503573
自然科学与工程研究理事会，
https://ror.org/01h531d29，024-03872
欧洲
研究理事会
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发布于 2026 年 10 月 27 日。
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2026.10.25.761679；
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关键词：核小体核心颗粒 · 组蛋白H3尾部 · 核磁共振 · 静电势 · 分子动力学模拟 · 精氨酸–赖氨酸平衡
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.25.761679v1?rss=1