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本论文工作的重点是人染色质重构复合物SWI/SNF的核心亚基Brg1的Bromodomain结构域的克隆、表达、纯化和溶液结构测定以及它与乙酰化组蛋白尾巴的相互作用研究。论文分为以下两个部分：
第一部分对染色质重构复合物(第一章)、组蛋白密码(第二章)和Brg1蛋白质的生物学功能(第三章)进行全面的综述。染色质重构复合物是真核生物基因转录的共调控因子，它通过改变染色质结构而使相应的基因“裸露”出来，使其它转录因子或转录起始复合物能够在正确的位置装配，从而激活基因表达。真核生物的染色质重构复合物至少可分为4类：SWI/SNF。类，ISWI类，Mi-2类和DOMINO类，它们对染色质的重构都依赖于ATP的水解。染色质重构复合物还在DNA复制、DNA损伤修复和基因的转录抑制中起作用。
组蛋白密码是指一条或几条组蛋白尾巴的顺序修饰(乙酰化、甲基化、磷酸化、SUMO化、泛素化等)及其组合。这些密码可以被含有特定结构域如Bromodomain和chromodomain的蛋白质解读。这些蛋白质又招募其效应蛋白质，如通用转录因子、RNA聚合酶等，从而启动下游生物学反应如染色质凝集、DNA修复或转录激活/抑制。不同的修饰方式及其组合产生不同的局部结构和不同的生物学功能。组蛋白密码是表观遗传的重要内容之一。
作为SWI/SNF复合物的核心组分，Brg1在基因调控，细胞因子应答，肿瘤发生，发育和分化过程中起重要作用。5-6％的酵母基因受Brg1调控，哺乳动物中至少有100多个基因受其影响。最显著的是Brg1可促进CDK抑制蛋白p21和p15的表达，同时通过与pRB的相互作用抑制E2F目标蛋白质(包括cyclin E，cyclin A和CDC2)的表达，从而导致细胞周期中止。因此，Brg1功能的丧失可能导致肿瘤发生。10％的肺癌同时伴有BRG1的缺失。乳腺癌、胰腺癌和前列腺癌细胞系中也有较高比例的BRG1基因突变。Brg1还在发育和分化中起重要作用。许多发育分化相关的调控因子都通过SWUSNF发挥其作用。红细胞、骨髓细胞、脂肪细胞、成骨细胞、肌肉细胞和神经细胞发育的调控基因的激活都需要SWI/SNF的参与。如生肌决定因子(MyoD)的转录激活作用需要Brg1的参与：神经元分化因子NeuroD和Ngnr1的促神经生成作用依赖于Brg1。
第二部分详细介绍了Brg1 Bromodomain的溶液结构及其与乙酰化组蛋白的相互作用研究。Bromodomain主要存在于染色质调控蛋白质中，专一性结合乙酰化赖氨酸，在组蛋白密码的解读中起重要作用。它有约110个氨基酸残基，是左手四螺旋束的拓扑结构。
我们通过基因重组表达了<15>N-标记和<15>N/<13>C双标记的Brg1 Bromodomain蛋白质。用Ni离子亲和层析和分子筛两步纯化获得了较稳定的NMR实验样品。通过异核三维核磁共振的方法，测定了Brg1 Bromodomain的溶液结构。解析出的Brg1Bromodomain溶液结构同其它Bromodomain蛋白质相似，都具有Bromodomain特征的左手四螺旋结构，在螺旋束的一端有一个疏水的乙酰化赖氨酸结合口袋；不同的是Brgl Bromodomain的第一个螺旋αZ比其它Bromodomain短约4个氨基酸。用CE方法，我们发现在已知结构中，它与scGCN5的结构相似性最高(RMSD≈2．1A)。
用化学位移干扰实验，我们研究了Brg1 Bromodomain对不同位点乙酰化的组蛋白N-端多肽结合专一性并计算了解离常数(K<,D>)。NMR滴定结果显示乙酰化的组蛋白多肽对Brg1 Bromodomain的化学位移都有不同程度的干扰，但所需的多肽浓度都较高。这表明Brg1 Bromodomain对乙酰化组蛋白有比较弱的相互作用。其中，H3-AcK14的亲和力最大(K<,D>≈1．2mM)，H4-AcK8(K<,D>≈4．0mM)和H4-AcK12(K<,D>≈3．6mM)次之，H4-AeK16和H2B AcK5最弱。非乙酰化的H4 N-端多肽不能结合Brg1 Bromodomain。
以seGcn5与组蛋白H3-AcKl6多肽复合物的晶体结构(PDB ID：1E6I．pdb)为模板，用分子动力学模拟(MD)的方法，我们构建了Brg1 Bromodomain与组蛋白N-端多肽H3-AcK14的复合物模型。分析发现残基F1485、L1488、L1494、F1539、N1540与H3-AcK14有相互作用；T1538与H3-AcK14的Arg 17之间存在氢键。
为验证化学位移干扰实验和复合物模型所揭示的相互作用，我们进行了Brg1 Bromodomain和H3-AcK14多肽的突变研究。我们获得了三个Brg1 Bromodomain突变体(V1484/A、F1539/A、N1540/A)和一个H3-AcKl4突变体(H3-R17/A)，并进行了一系列化学位移干扰实验。突变分析证实，F1539和N1540在H3-AcK14结合中起重要作用，而V1484不影响结合；T1538与H3-AcK14的Arg 17之间的氢键是选择性结合H3-AcK14的关键相互作用。