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本研究揭示髓过氧化物酶（MPO）通过其寡聚化状态调控中性粒细胞胞外诱捕网（NETs）形成的双重功能：二聚体MPO通过酸性斑块（acidic patch）结合并解组装核小体促进染色质去凝集，而单体MPO稳定结合NETs并保留其产生次卤酸（hypohalous acid）的催化活性，为感染防御和炎症疾病提供了新见解。
中性粒细胞作为最丰富的免疫细胞，通过形成中性粒细胞胞外诱捕网（NETs）将核DNA挤出至胞外空间，这些经过蛋白质修饰和去凝集的胞外DNA支架在感染控制、凝血、自身免疫和癌症中发挥作用。研究显示髓过氧化物酶（MPO）作为中性粒细胞高表达蛋白，能解组装核小体促进NET形成，并在胞外稳定结合NETs。
通过超分辨率显微镜技术（STED、STORM和SIM）发现，MPO并非连续分布于NET丝上，而是呈现周期性分布，间隔约100-300纳米。这种分布模式与核小体的"串珠"排列高度一致，使用识别H2A-H2B-DNA构象表位的抗体（PL2.3）显示核小体周期性完全重现了MPO的分布模式。双色超分辨率显微镜进一步证实MPO与核小体共定位，交叉相关分析显示正相关性。
生化实验证实MPO与核小体存在直接相互作用：从PMA诱导的NETs中通过微球菌核酸酶消化得到的单核小体，在蔗糖梯度分离中MPO、组蛋白和DNA共同迁移；MPO免疫沉淀能从NETs中共沉淀组蛋白，且该相互作用在DNase I处理后消失，表明完整的核小体结构是MPO结合所必需的。天然凝胶迁移实验表明，无论是从人中性粒细胞纯化的天然MPO还是重组MPO（rMPO），都能在生理盐浓度范围（50-150 mM NaCl）内直接与核小体结合，且该结合不依赖MPO的催化活性，因为过氧化物酶抑制剂叠氮化钠和MPO抑制剂ABAH都不影响这种结合。
为阐明MPO与核小体相互作用的分子机制，研究团队重构了rMPO与包含组蛋白H2A、H2B、H3、H4和Widom-601 DNA序列的核小体复合物。单颗粒冷冻电镜分析显示，rMPO与核小体形成稳定复合物，分辨率达到3.8Å。
结构分析发现rMPO单体仅与组蛋白核心复合物结合，不与DNA或组蛋白尾部接触。主要结合位点位于H2A和H2B之间的高度轮廓化裂隙，该区域富含多个酸性残基，即著名的酸性斑块（acidic patch）。这个酸性斑块是核小体相互作用因子的知名结合平台，如酵母沉默因子Sir3、组蛋白甲基转移酶DOT1L和组蛋白H4尾部本身。
在rMPO中，Arg473作为第一个锚定残基，深入酸性斑块的经典Arg锚定位点1，与H2A的Glu61、Asp90和Glu92形成氢键，并通过与H2A的Leu65和H2B的Leu103的疏水相互作用进一步稳定。Arg653作为第二个锚定残基，虽然不如Arg473深入酸性斑块，但其与H2A Glu56的相互作用以及Lys654与H2B Glu110的氢键有助于稳定界面。
rMPO残基Met688、Arg691和Gln692通过结合组蛋白H3α1L1肘部的Gln76、Asp77和Thr80残基，提供了另一个较小的辅助界面，可能有助于整个组装体的刚性。重要的是，rMPO的活性位点背向核小体，不参与核小体结合，这解释了为什么MPO的催化活性对其与核小体的结合不是必需的。
使用从人血液纯化的MPO进行类似重构实验时，冷冻电镜分析显示大部分为游离DNA，可能来自解组的核小体。天然凝胶迁移实验显示，只有MPO而非rMPO能有效解组装核小体，表明寡聚化状态的不同导致生化特性的差异。
进一步实验发现MPO二聚体通过一种原体结合酸性斑块，另一种原体更外周地接触核小体，主要沿DNA相互作用。这种界面以MPO的精氨酸与带负电荷的DNA骨架之间的电荷互补为特征，没有特定的主导单个接触。重要的是，与二聚体MPO结合的核小体结构中，12个最末端的核苷酸对是无序的，而与其他结构相比这些核苷酸对是有序的。这个DNA末端与二聚体MPO的第二个原体紧密相邻，叠加显示二聚体MPO与单体MPO和rMPO复合物中DNA采用的组蛋白结合构象存在冲突。
为测试核小体解组速度，研究使用了包含单个GATC酶切位点的重构核小体，该位点仅在DNA从组蛋白解缠时可被DpnII切割。实验显示，在MPO与核小体孵育的第一分钟内就观察到DNA切割（即核小体解组）。反应在10分钟和5分钟分别完成，对应于1:1和2:1的nMPO:核小体摩尔比。相反，在rMPO存在下，只有少量DNA被切割，这与MPO二聚体是DNA解缠所必需的假设一致。
为确认体外发现在NETs背景下的相关性，研究转向冷冻电子断层扫描（cryo-ET）。对健康供体中性粒细胞的刺激后获取的NETs中央区域断层扫描显示，除了高度缠绕的紧密DNA网络外，还观察到大的电子致密颗粒、长蛋白质丝、膜状囊泡和许多核小体大小范围内的小颗粒。
使用无偏的深度度量学习基于粒子挑选和聚类方法（TomoTwin）识别断层扫描中的所有粒子，经过迭代重复程序选择具有预期大小和形状的核小体粒子簇。提取和亚断层扫描平均后获得31Å重构， resembling一个核小体，并在其一个平坦面上有显著的额外密度，位置类似于体外重构中的MPO。尽管在冷冻ET重构的分辨率下难以明确识别这种额外密度为MPO（或区分MPO单体和二聚体），但数据表明MPO与NETs中的核小体共定位。
最后，研究测试了囊性纤维化（CF）患者痰液中的MPO-核小体复合物。CF是一种遗传性疾病，导致气道慢性中性粒细胞炎症，痰液富含NETs。来自三名CF患者的痰液样本包含NET样胞外结构，含有DNA和MPO。这些NET样结构含有具有NET特征性组蛋白尾部切割的核小体，而瓜氨酸化组蛋白H3（NETosis的另一个标志物）主要与仍在经历NETosis的细胞核内染色质相关。
从CF患者痰液中通过微球菌核酸酶消化的NETs，通过MPO免疫沉淀显示组蛋白被共沉淀。MPO与组蛋白的相互作用在DNase I处理后消失，与使用PMA或尼日利亚霉素刺激的NET来源的单核小体的观察一致。因此，研究证明了MPO在体内与核小体相互作用。
MPO从颗粒到细胞核的转运可以启动NETosis。研究表明MPO根据其寡聚化状态执行两个不同的任务，导致NETs的形成和效应功能，且不依赖次卤酸的产生。
MPO识别核小体酸性斑块的使用模式与其他特征明确的核小体相互作用因子相似。然而，从人中性粒细胞纯化的MPO在不需ATP的情况下解组装核小体，这与大多数染色质重塑因子的能量需求形成鲜明对比。对于二聚体MPO，这种特异且可能紧密的结合将第二个MPO原体定位到与DNA在交叉位点相互作用，导致该MPO原体与附近核小体DNA末端的冲突。为补偿这种冲突，DNA末端不能再与核小体结合并解缠，最终 destabilize 核小体 enough 触发其解组装。
相比之下，单体MPO不与DNA末端冲突，因此不 displace DNA from组蛋白核心复合物。相反，它甚至通过酸性斑块被占据来保护组蛋白免受二聚体MPO的驱逐。因此，MPO readily装饰NETs，并可能通过次卤酸生产增强NET功能。值得注意的是，MPO的催化位点远离对接界面，准备拦截底物。
基于这些数据，研究提出二聚体MPO在NETosis期间去凝集染色质，而单体MPO与去凝集、挤出、无细胞的NETs稳定相互作用。MPO可能首先通过DNA骨架的弱和非特异性相互作用与染色质结合，然后在遇到核小体后锁定到酸性斑块。研究提出，当NETosis启动时，单体和二聚体MPO进入细胞核后，单体MPO可能与二聚体MPO竞争酸性斑块结合位点，因此屏蔽一些核小体免于解组装，并允许核小体-MPO复合物在胞外空间的持久存在。
MPO促进核染色质转化为非复制和非编码状态，占据胞外空间以参与抗击感染和促进凝血，但也有助于癌症和自身免疫。鉴于MPO这一意外机制作用，研究建议MPO缺乏症的临床定义（目前以催化活性降低为特征）应包括MPO结合酸性斑块和驱逐核小体能力的损害。
由于MPO诱导的染色质重排可能是不可逆的，并实现不同的生物学功能，MPO不能被分类为染色质重塑因子。相反，它是一个概念上 distinct 类别的染色质因子的创始成员，这些因子转化染色质，将其作用从遗传信息的存储形式扩展到完全无关的作用——这里是免疫细胞的重要工具。研究提出，在免疫背景甚至更广泛范围内，存在其他未识别的蛋白质，它们转化和重新利用染色质，通过在压力下重新利用染色质使宿主受益，进而导致适应。
理解什么驱动NETs的产生以及蛋白质如何与它们结合，将指导阻止NET功能或NETosis的治疗干预，例如通过防止MPO结合酸性斑块和阻断NET相关炎症过程。
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