2025年5月12日，复旦大学生命科学学院董爱武团队于Structure杂志在线发表题为“Structural and functional interrelationships of histone H2A with its variants H2A.Z and H2A.W in Arabidopsis”的研究论文，揭示了拟南芥组蛋白H2A与其变体H2A.Z、H2A.W的结构与功能关系。
真核生物中存在多种组蛋白H2A变体，然而植物中H2A及其变体间的功能关系仍不甚明晰。本研究通过CRISPR/Cas9基因编辑技术，在拟南芥中制备了缺失四个H2A同源基因的突变体，系统分析了H2A、H2A.Z和H2A.W之间的功能与结构关联。RNA测序及表型分析表明，与野生型相比，缺失H2A、H2A.Z或H2A.W的突变体在基因转录和植物发育方面呈现温和变化。染色质免疫沉淀测序显示，H2A能够在全基因组范围内（包括常染色质和异染色质区域）替代H2A.Z和H2A.W，而H2A.Z对H2A和H2A.W的替代主要局限于常染色质区域。
利用拟南芥来源的天然DNA和重组组蛋白及变体，本研究成功构建了包含H2A、H2A.Z或H2A.W的单核小体，并通过冷冻电镜单颗粒技术解析了其近原子分辨率的三维结构。含H2A.Z的植物核小体DNA末端刚性介于含H2A或H2A.W的核小体之间。相比之下，动物H2A.Z核小体DNA入口端和出口端的刚性低于H2A核小体，这可能源于动植物H2A.Z尾部结构的差异。植物H2A.Z核小体刚性的中间态特性与其在常染色质及兼性染色质区域的分布模式相契合，支持其对植物基因转录的双重调控作用。鉴于H2A.Z参与多种胁迫响应过程，其核小体的中间态可能有助于植物适应环境变化。综合研究结果表明，拟南芥中H2A及其变体在结构上具有高度相似性，在功能上存在冗余性。
该研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目的资助。董爱武与林金钟联合培养的博士研究生王友超为该论文的第一作者，复旦大学生命科学学院董爱武教授、林金钟研究员、刘兵青年研究员为共同通讯作者。复旦大学生命科学学院张金儒青年研究员对本研究提供了支持。中科院上海高等研究院国家蛋白质研究（上海）设施电镜分析系统、复旦大学复杂性状的遗传调控全国重点实验室冷冻电镜平台的老师们协助进行了冷冻电镜数据采集工作。
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.str.2025.04.015