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廣州健康院在染色質高級結構調控細胞命運機製研究取得進展

發表日期:2022-04-06來源:放大 縮小

  真核生物基因組DNA纏繞在組蛋白八聚體上形成染色質,並在染色質架構蛋白的作用下逐級折疊形成遠距離的染色質相互作用(或染色質環)、拓撲相關結構域和染色質區室等染色質高級結構。遠距離染色質互作可以調控基因表達,在細胞命運決定過程中發揮重要作用。CCCTC結合因子(簡稱:CTCF)最早被認為是絕緣子結合蛋白,隨後發現CTCF在轉錄激活/抑製、基因印記、X染色體失活等方麵均發揮重要的調控作用。近年來,CTCF也被認為是染色質架構蛋白,與Cohesin複合物等在調控遠距離染色質相互作用和維持染色質“成環”等方麵發揮重要作用。然而,CTCF是否在同一生物學過程中發揮其多重功能至今仍不清楚。 

  北京時間4月5日,betway体育下载 姚紅傑研究員課題組聯合美國加州大學聖地亞哥分校付向東教授課題組在Cell Reports上發表了題為CTCF functions as an insulator for somatic genes and a chromatin remodeler for pluripotency genes during reprogramming的研究論文。該研究運用體細胞重編程到誘導多能幹細胞為模型結合多維組學技術並聯合生物信息分析,揭示了CTCF介導的染色質絕緣和染色質結構變化協同調控幹細胞多能性獲得的新機製。 

  研究人員發現CTCF在體細胞重編程過程中表達逐漸升高,並發揮促進體細胞重編程為誘導多能幹細胞的作用。在此過程中,CTCF具有同時抑製體細胞相關基因表達和促進多能性基因網絡激活的雙重功能。機製分析發現CTCF不僅通過發揮染色質絕緣功能抑製體細胞相關基因的表達,而且發現CTCF具有維持多能性基因染色質開放的作用,CTCF還結合在部分多能性基因啟動子區,促進這些多能性基因增強子(Enhancer)和啟動子(Promoter)之間的相互作用(EP互作)。此外,該研究還揭示CTCF與染色質重塑因子SMARCA5形成蛋白複合物,有助於維持多能性基因的染色質開放和多能性轉錄因子的結合,促進多能性基因網絡的激活。  

  該研究揭示了在體細胞重編程為誘導多能幹細胞過程中,CTCF發揮了介導染色質絕緣和染色質重塑的協同調控作用。這一研究成果進一步完善了CTCF的生物學功能,並為後續研究細胞命運決定的調控機理提供了新思路。 

  姚紅傑研究員和付向東教授為文章的共同通訊作者。姚紅傑研究員課題組的宋亞威博士、博士研究生章傑、副研究員胡功成博士以及加州大學聖地亞哥分校付向東教授課題組的博士後梁征宇博士為該文章的並列第一作者。宋亞威博士和博士生章傑主要完成實驗部分,梁征宇博士和胡功成博士主要完成生物信息分析部分。該研究工作得到國家傑出青年科學基金、國家重點研發計劃、國家自然科學基金聯合基金重點項目和中國科學院戰略性先導科技專項等項目的資助。 

  論文鏈接 

  

  本研究的模式圖

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