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Nucleosome-bound SOX2 and SOX11 structures elucidate pioneer factor function

机译：核小体结合的SOX2和SOX11结构阐明了先驱因子功能

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Cryo-electron microscopy structures of the DNA-binding domains of the pioneer transcription factor SOX2 and its close homologue SOX11 elucidate the role of these factors in initiating chromatin opening and nucleosome remodelling.'Pioneer' transcription factors are required for stem-cell pluripotency, cell differentiation and cell reprogramming(1,2). Pioneer factors can bind nucleosomal DNA to enable gene expression from regions of the genome with closed chromatin. SOX2 is a prominent pioneer factor that is essential for pluripotency and self-renewal of embryonic stem cells(3). Here we report cryo-electron microscopy structures of the DNA-binding domains of SOX2 and its close homologue SOX11 bound to nucleosomes. The structures show that SOX factors can bind and locally distort DNA at superhelical location 2. The factors also facilitate detachment of terminal nucleosomal DNA from the histone octamer, which increases DNA accessibility. SOX-factor binding to the nucleosome can also lead to a repositioning of the N-terminal tail of histone H4 that includes residue lysine 16. We speculate that this repositioning is incompatible with higher-order nucleosome stacking, which involves contacts of the H4 tail with a neighbouring nucleosome. Our results indicate that pioneer transcription factors can use binding energy to initiate chromatin opening, and thereby facilitate nucleosome remodelling and subsequent transcription.
机译：先锋转录因子SOX2及其紧密同源物SOX11的DNA结合域的低温电子显微镜结构阐明了这些因子在启动染色质开放和核小体重塑中的作用。干细胞多能性，细胞需要'Pioneer'转录因子。分化和细胞重编程（1,2）。先锋因子可以与核小体DNA结合，从而能够从具有封闭染色质的基因组区域表达基因。 SOX2是一个突出的先驱因子，对于胚胎干细胞的多能性和自我更新至关重要（3）。在这里，我们报告SOX2的DNA结合结构域及其与核小体结合的紧密同源SOX11的低温电子显微镜结构。结构表明SOX因子可以结合超螺旋位置2上的DNA并使其局部变形。这些因子还促进末端核小体DNA从组蛋白八聚体上的分离，从而增加了DNA的可及性。 SOX因子与核小体的结合还可能导致组蛋白H4的N末端尾巴（包括赖氨酸16残基）重新定位。我们推测这种重新定位与高阶核小体堆叠不兼容，后者涉及H4尾巴与邻近的核小体。我们的结果表明，先驱转录因子可以利用结合能来启动染色质的开放，从而促进核小体的重塑和随后的转录。

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  • 来源
    《Nature》 |2020年第7805期|669-672|共4页
  • 作者

  • 作者单位

    Max Planck Inst Biophys Chem Dept Mol Biol Gottingen Germany;

    Univ Cambridge Dept Biochem Cambridge England;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
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  • 正文语种 eng
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