重叠性双核小体形成模型，图片来自Waseda University。

揭示核小体如何重定位有助认识遗传病产生在一项新的研究中，日本早稻田大学结构生物学教授Hitoshi Kurumizaka领导的一个研究小组解析出存在重叠的双核小体（overlapping dinucleosome，以下称重叠性双核小体）的晶体结构。核小体二联体是一种新发现的染色质结构单元。这可能解释了核小体重新定位如何发生，并且为开发治疗遗传疾病的药物提供有价值的信息。相关研究结果发表在2017年4月14日的Science期刊上，论文标题为“Crystal structure of the overlapping dinucleosome composed of hexasome and octasome”。

人是由单个细胞发育而来的，这个细胞重复地发生分裂从而形成整个人。这些分裂的细胞都会携带相同的遗传信息，并且分化为具有不同功能的组织。比如，当手形成时，仅形成手的基因会“开启”，而除此之外的所有其他基因保持关闭。表观遗传学是一种旨在解释这种所谓的基因开关的研究领域，该基因开关控制着每个有机体染色质中的基因表达。

DNA储存了人的遗传信息，长2米。这种长的DNA必须被包装在直径仅大约10微米的细胞核中。为此，这种DNA灵巧地折叠成一种被称作染色质的结构。在这种情形下，为了破译细胞中的遗传信息，这种染色质结构必须动态地发生修饰来读取它。这种染色质结构变化调节着基因的读取差异，并且区分细胞的表型差异。

染色质是由四种组蛋白和DNA组成，而且DNA缠绕在一连串核小体上。当读取遗传信息时，利用染色质重塑因子SWI/SNF重新定位读取起始位点附近的核小体，染色质结构发生变化从而使得组装成染色质的DNA更容易被读取。随后，用来转录基因的RNA聚合酶从这种核小体重新定位的位置开始读取DNA。这种重新定位现象被称作核小体重塑（nucleosome remodeling）。人们已猜测在核小体重塑中，发生重新定位的核小体与附近的核小体相互碰撞而形成一种染色质结构单元，即重叠性双核小体。这种重叠性双核小体的形成被认为在调节这种基因开关中发挥着至关重要的作用，但是它的存活和真实结构是未知的。

Kurumizaka教授的研究小组解析出一种重叠性双核小体的原子分辨率的三维结构。在这种重叠性双核小体的结构中，一种组蛋白八聚体核小体丢失它的组蛋白二聚体H2A-H2B，因此，这种重叠性双核小体是由一个组蛋白八聚体核小体和一个组蛋白六聚体核小体结合在一起形成的。

“我们的小组开发出一种方法在体外重建重叠性双核小体，而且高纯度地大量制造它们。我们成功地让纯的重叠性双核小体结晶，并且利用这些重叠性双核小体晶体，我们在一种大规模的同步辐射装置SPring-8上开展X射线衍射实验。”

这些发现有望让人们进一步研究重叠性双核小体与基因开关之间的关联。

再者，核小体重塑蛋白发生的突变已在卵巢癌和膀胱癌等多种癌症中发现。这提示着重叠性双核小体的不完整形成可能触发这种基因开关异常，从而让正常的细胞转变为肿瘤细胞。相应地，理解这种重叠性双核小体的原子结构可能为理解异常的染色质动态变化如何与癌症相关联提供有价值的信息，从而为开发抗癌药物提供*的信息。

在未来，Kurumizaka教授对研究这种重叠性双核小体形成与细胞中的基因组DNA功能存在的关联性感兴趣。