Decoding nucleosome dynamics: insights from single-molecule magnetic tweezers approaches
Xiao Xue, Guohong Li, Ping Chen, Wei Li · Scientia Sinica Vitae · 2025
核小体作为染色质的基本功能单元，其动态组装与解组装在基因组稳定、转录调控和DNA修复中发挥关键作用。系综实验因无法捕捉单个分子动态行为，难以解析核小体的瞬态动力学，核小体结构动态组装和调控的基本图像模糊。磁镊（Magnetic Tweezers）等单分子操控技术通过皮牛顿级力学操控与毫秒级时空分辨率，在近生理条件下实现了核小体动态行为的精准表征。本文系统阐述磁镊技术原理及其在核小体动态结构表征方面的应用：首先解析磁镊力值标定、图像跟踪和力学操控的基本原理和方法；继而阐述其在定量解析核小体组装机制、组蛋白变体和组蛋白翻译后修饰及染色质重塑因子调控核小体结构方面的研究进展；最后展望该技术与单分子荧光技术、活细胞成像及计算模拟的交叉融合前景。本综述为染色质动态调控研究提供方法参考，并为表观遗传疾病机制解析提供新思路。