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細(xì)胞核內(nèi)的染色質(zhì)可分為常染色質(zhì)（通常為活性區(qū)域）及異染色質(zhì)（通常為非活性區(qū)域），二者分別聚合成被稱為A或B型區(qū)室（Compartment）的三維結(jié)構(gòu)。在此框架下，染色質(zhì)進(jìn)一步形成拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)域（Topologically associating domains, TADs）及染色質(zhì)環(huán)（Chromatin loop）等更為精細(xì)的染色質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)，以調(diào)控基因組功能。多種分子共同參與調(diào)控染色質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)，如CTCF和Cohesin等結(jié)構(gòu)蛋白對(duì)于TAD及染色質(zhì)環(huán)的形成至關(guān)重要；然而，對(duì)于基因組區(qū)室形成的機(jī)制則所知較少。 近著絲粒異染色質(zhì)（Pericentromeric Heterochromatin）是最為典型的構(gòu)成性異染色質(zhì)，其特征為富含衛(wèi)星重復(fù)序列及H3K9me3、H4K20me3等組蛋白修飾。最近的研究發(fā)現(xiàn)H3K9me3的效應(yīng)蛋白HP1介導(dǎo)及促進(jìn)液-液相分離（LLPS）來驅(qū)動(dòng)近著絲粒異染色質(zhì)的形成（Molecular Cell | 李丕龍/李海濤合作報(bào)道組蛋白修飾通過促成相分離來調(diào)節(jié)染色質(zhì)區(qū)室化的新機(jī)制）【1-3】。在小鼠細(xì)胞中，近著絲粒異染色質(zhì)包含很多Major Satellite (MajSAT)重復(fù)序列。有趣的是，MajSAT能夠進(jìn)行一定水平的轉(zhuǎn)錄，其RNA產(chǎn)物對(duì)于H3K9me3甲基化轉(zhuǎn)移酶的滯留起關(guān)鍵作用【4】。但是，RNA結(jié)合蛋白在異染色質(zhì)形成及維持中的作用依然不甚明了。 2019年10月30日，復(fù)旦大學(xué)代謝分子醫(yī)學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院文波課題組在Molecular Cell上在線發(fā)表了題為：“The Nuclear Matrix Protein SAFB cooperates withMajor Satellite RNAs to Stabilize Heterochromatin architecture Partiallythrough Phase Separation”的研究論文。該研究通過高分辨率成像、三維基因組學(xué)、生物化學(xué)及生物物理學(xué)等多學(xué)科手段系統(tǒng)性的論證了核基質(zhì)蛋白SAFB對(duì)染色質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)的調(diào)控作用。
研究者通過高分辨率免疫熒光結(jié)合Hi-C, Hi-ChIP等三維基因組學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)SAFB在細(xì)胞核中圍繞近著絲粒異染色質(zhì)分布，SAFB的缺失導(dǎo)致異染色質(zhì)的解離。通過RIP-seq發(fā)現(xiàn)SAFB與MajSAT等重復(fù)序列轉(zhuǎn)錄的RNA相互作用。進(jìn)而，作者通過loss-of-function、定點(diǎn)突變、FRAP、體外液滴形成等實(shí)驗(yàn)證明SAFB的作用機(jī)制是與MajSAT RNA形成復(fù)合物，共同促進(jìn)相分離來維持異染色質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)。
此外，研究者整合了Hi-C、DamID及電子顯微鏡等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)SAFB的缺失導(dǎo)致基因組區(qū)室化程度減弱、非活性染色質(zhì)區(qū)域中以TAD為單元發(fā)生染色質(zhì)相互作用降低、染色質(zhì)-核纖層相互作用降低等一系列3D基因組的變化。作者論證了這些變化可能是近著絲粒異染色質(zhì)部分解離后間接導(dǎo)致的后果。
異染色質(zhì)的穩(wěn)定性在生殖細(xì)胞生成、胚胎發(fā)育、干細(xì)胞分化等重要生物學(xué)過程中發(fā)揮重要作用，其紊亂與腫瘤等疾病的發(fā)生密切相關(guān)。該研究揭示了核基質(zhì)蛋白與重復(fù)序列來源的RNA共同維持異染色質(zhì)穩(wěn)定性進(jìn)而維護(hù)基因組三維結(jié)構(gòu)的新機(jī)制，對(duì)于闡釋染色質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)的調(diào)控機(jī)理及相關(guān)的生理、病理過程的分子機(jī)制均具有積極意義。 2018年初，文波實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)核基質(zhì)蛋白SAF-A（hnrnpU）對(duì)于活性區(qū)域的染色質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)具有全局性調(diào)控作用【5】。該研究則揭示了SAFB對(duì)異染色質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)的調(diào)控功能及作用機(jī)制。這兩項(xiàng)研究顯示不同核基質(zhì)蛋白在染色質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)調(diào)控中各有分工，值得進(jìn)一步的深入研究。 據(jù)悉，復(fù)旦大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院博士生霍香如為該論文第一作者，季魯章、張昱雯、呂品等同學(xué)也在這一研究中做出了重要貢獻(xiàn)；文波教授為該研究論文的通訊作者。研究還得到了復(fù)旦大學(xué)劉贇研究組、張鋒研究組，中科院馬普計(jì)算所魏剛研究組的大力協(xié)助，以及復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院激光共聚焦平臺(tái)、流式細(xì)胞分選平臺(tái)等技術(shù)平臺(tái)的支持。 原文鏈接： https://www./molecular-cell/fulltext/S1097-2765(19)30761-0 制版人：小嫻子 參考文獻(xiàn) |
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