PIH1激活核糖体RNA基因的染色质重塑机制

核糖体合成是细胞生长和增殖的关键，核糖体RNA基因（rDNA）转录是核糖体合成的第一步也是其限速步骤。核仁染色质重塑复合物（NoRC）参与rDNA基因的沉默，但激活rDNA转录的染色质重塑复合物及其机制还不十分清楚。我们以SWI/SNF染色质重塑复合物的核心亚基hSNF5为钓饵，从人胎脑的cDNA文库筛选出与其相互作用的核仁蛋白PIH1，并初步确定PIH1激活 rDNA的转录。故本项目拟以确定SNF5 与PIH1以及PIH1与组蛋白H4的结合为基础，通过对rDNA基因启动子区染色质重塑复合物的募集和组蛋白修饰的研究，揭示SWI/SNF复合物通过PIH1激活rDNA基因转录的表观遗传调控机制。并以RNA聚合酶I基因转录调控为模型，探讨染色质重塑复合物与组蛋白修饰以PIH1为枢纽协同调控基因转录的分子过程，为在染色质水平上为理解细胞如何应对能量、营养等环境变化提供新的信息。

在真核细胞中，核糖体RNA（rRNA）基因位于核仁中，是核糖体的主要成分。rRNA（5SrRNA除外）是通过RNA 聚合酶Ⅰ转录核糖体DNA （rDNA）基因来合成的。rDNA基因的转录是核糖体的合成的限速步骤。rDNA转录活化和转录沉默的转换，需要染色质重塑复合物的辅助。NoRC（Nucleolar Remodeling Complex）是研究较为清楚的ISWI类抑制性染色质重塑复合物，以ATP和组蛋白H4尾依赖的方式诱导核小体的滑动。目前虽然发现与rDNA转录的活化相关的ISWI染色质重塑复合物，但激活rDNA转录的染色质重塑复合物及其机制仍不明确。我们以SWI/SNF染色质重塑复合物的核心亚基SNF5为钓饵，从人胎脑的cDNA文库筛选出5个阳性克隆，PIH1（Nop17/PIH1）为其中之一。在酵母中PIH1的同源物Nop17是核仁蛋白，参与Pre-rDNA的剪切。我们发现PIH1可以同时与SNF5和组蛋白H4相互作用，将以Brg1为核心的SWI/SNF的染色质重塑复合物募集到rRNA基因的启动子区，调控该区域的染色质活性。同时PIH1可以促进RNA聚合酶I复合物在rRNA基因启动子区的募集，增强rRNA基因的转录。另外，PIH1与H4K16相互作用防治NoRC抑制性复合物在rRNA基因启动子区的募集。以上结果揭示了染色质重塑复合物与组蛋白修饰以PIH1为枢纽协同调控基因转录的分子过程，为在染色质水平上为理解细胞如何应对能量、营养等环境变化提供新的信息。