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中山医学院丁俊军教授团队关于相分离通过调控染色质三维结构重组促进细胞命运转变的研究在Cell Stem Cell发表


稿件来源:中山医学院 | 编辑:谈荣钰、王冬梅 | 发布日期:2021-05-31 | 阅读次数:


       真核细胞染色体通常会有序的折叠,在空间上会形成有序的三维结构。这些三维结构由大到小主要分为区室分隔(compartments)、拓扑相关结构域(Topological-Associated Domains,TADs)以及染色质环状结构(loops)等。细胞命运转变过程中往往伴随着染色体三维结构的剧烈变化,而这些变化对于推动细胞命运转变的进行起到重要作用。TAD通常被认为是一种相对保守的结构,在不同物种和同一物种的不同细胞之间趋于稳定。然而近年来的研究发现,在细胞分化的过程中,TAD的数量和大小都会发生变化,这说明TAD在细胞命运转变过程中有可能发生了重组。因此,探讨TAD重组因素及其和细胞命运转换之间的关系尤为重要。

       5月25日,我校中山医学院丁俊军实验室在Cell Stem Cell上发表了题为“Phase separation of OCT4 controls TAD reorganization to promote cell fate transitions” 的文章,首次阐明了关键转录因子OCT4通过相分离(phase separation)机制调控TAD重组以推动体细胞重编程的进行。该研究是第一篇阐述相分离机制调控染色质高级结构以推动细胞命运转变的文章。

 

OCT4相分离通过诱导TAD重组调控细胞命运

 

       在该项研究中,研究人员首先对体细胞重编程不同时期进行了三维基因组学、蛋白组学、转录组学和表观组学等多组学的四维整合性分析,通过这些分析得到了重编程过程中以TAD重组为核心的染色体三维结构的变化特点;阐述了OCT4介导的染色体环状结构的动态变化通过改变TAD边界上CTCF的结合以调控TAD重组的新机制;进一步发现OCT4的相分离特性可调控TAD重组和细胞命运转变;进而发现,通过操控TAD重组和OCT4的相分离,可以调控细胞命运转变;最终通过基于TAD重组的新算法鉴定出了新型细胞命运调控因子,并对这些新型细胞命运调控因子做了功能验证。

       该论文首次发现蛋白质相分离、染色质三维结构和细胞命运转变之间的调控机制,建立了通过操控TAD重组、和控制蛋白质相分离,从而调控细胞命运的新方法,也开发了基于染色质三维结构精准预测细胞命运调控因子的新算法。

       我校中山医学院研究员王佳博士为论文第一作者,四川大学华西医院于浩澎博士、中山医学院博士研究生马倩为该论文共同第一作者,中山医学院丁俊军教授为论文唯一通讯作者。

 

       论文链接:https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(21)00181-8

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