研究揭示了转录因子如何导航DNA结构以塑造细胞身份

耶路撒冷希伯来大学的Yosef Buganim教授和爱丁堡大学的Abdenur Soufi博士领导的一项新研究揭示了转录因子（TFs）——调节基因活性的关键蛋白质——如何导航DNA和染色质结构以确定细胞身份。这一发现为细胞如何发挥作用提供了新的见解，并为再生医学和细胞治疗的进步开辟了途径

转录因子是与特定DNA序列结合以控制基因表达的蛋白质，引导细胞成为特定类型，如皮肤、肌肉或胎盘细胞。虽然已知转录因子能够识别DNA序列，但它们在整个基因组中识别其精确靶标的过程尚不清楚。这项研究揭示了“引导搜索”机制，其中DNA和染色质的3D结构（包装和组织遗传物质）充当了将TF引导到正确基因的路标

利用尖端技术，研究人员研究了TFs的组合如何驱动不同的细胞身份，例如胚胎细胞与胎盘细胞。他们的研究结果表明，转录因子根据染色质景观动态合作或竞争，以精确靶向对定义细胞类型至关重要的基因

一个重要的发现是染色质拓扑结构的作用——细胞核内DNA的折叠和循环。TFs被证明遵循DNA模式和染色质环作为定位靶基因或聚集在紧密包裹着DNA基序的关键染色质连接处的途径。新的DNA元件被鉴定为基因组路标，引导TF找到激活细胞类型特异性基因所需的正确遗传开关

该研究引入了新的“引导搜索”模型，展示了染色质的空间排列如何将不同的TF引导到其相关靶标，从而更深入地了解了细胞身份是如何形成和维持的

这些发现为操纵基因表达的创新策略铺平了道路，对再生疗法和发育生物学具有深远的影响

这项题为“核小体纤维拓扑结构指导转录因子与增强子结合”的研究发表在《自然》杂志上，为探索基因调控机制提供了强有力的框架。它为理解与年龄相关的疾病、发育障碍和推进细胞重编程领域带来了巨大的希望 More information: Michael R. O'Dwyer et al, Nucleosome fibre topology guides transcription factor binding to enhancers, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-08333-9

Journal information: Nature