北京基因组所（国家生物信息中心）相助展现相疏散调控朽迈的分子基础
细胞区室化是细胞内重大生化历程有序举行的基础 ，也是生命演化在细胞水平的重大里程碑事务。磷脂双分子层包裹的有膜细胞器是古板认知的细胞区室。与之相对 ，生物大分子通太过子间多价相互作用爆发相疏散 ，在细胞内形成高度浓缩的凝聚体 ，可以细腻驱动DNA组装、RNA转录等一系列主要的生命历程。怎样识别具有主要生物学意义的凝聚体并剖析相疏散与其生物功效之间的调控机理 ，已成为当宿世命科学领域最前沿的科学问题之一。
衰总是人类慢性疾病的主要危险因素 ，细胞衰总是机体朽迈及朽迈相关疾病爆发生长的主要驱动因素之一。在朽迈历程中 ，细胞履历了强烈的转录重塑 ，数千个基因的表达爆发改变 ，涉及细胞周期阻滞、炎症因子渗透等多个分子生物学历程。然而 ，朽迈相关的要害转录事务是否受到相疏散的调控还未见报道。
11月7日 ，永利集团（国家生物信息中心）张维绮研究组联合永利集团动物研究所刘光慧研究组和曲静研究组在Cell Discovery在线揭晓了题为SGF29 nuclear condensates reinforce cellular aging的研究论文。该研究首次剖析了液-液相疏散调控细胞朽迈的分子事务 ，发明转录调理卵白SGF29通过相疏散招募转录机械形成卵白凝聚体 ，介导细胞周期阻滞卵白p21Cip1（由CDKN1A 基因编码）表达 ，从而诱导细胞朽迈。
这项研究首先基于体外构建的儿童早衰综合征、成年早衰综合征及复制性朽迈的人世充质前体细胞模子和人成纤维细胞朽迈模子 ，通过高区分率荧光成像手艺对组卵白乙酰转移酶SAGA（Spt-Ada-Gcn5 acetyltransferase）复合物组分举行筛查 ，发明SGF29在朽迈细胞的核内形成显着的卵白凝聚体（图1） ，且凝聚体数目与细胞朽迈的水平呈正相关。进一步 ，研究职员发明在年轻细胞中异位过表达SGF29可诱导SGF29卵白凝聚体的形成并触发细胞朽迈。相反 ，在年迈细胞中敲低SGF29则可延缓细胞朽迈 ，提醒SGF29卵白凝聚体与细胞朽迈亲近相关。
图1. SGF29在朽迈的人世充质前体细胞核内形成卵白凝聚体
随后研究职员使用荧光漂白恢复和活细胞成像手艺 ，发明SGF29凝聚体内部具有流动性 ，能从光漂白中恢复和融合。别的 ，体外纯化的重组SGF29卵白可以形成液滴（图2） ，液滴巨细与盐浓度呈负相关。这些效果均支持SGF29卵白具有液-液相疏散的性子。
图2. 重组SGF29卵白可在体形状成液滴
为了判断介导SGF29相疏散的要害结构域和氨基酸 ，研究职员构建了一系列SGF29截短突变体 ，发明SGF29的C端结构域是其爆发相疏散的要害部位。连系自然无序区剖析 ，展望并实验证实位于C端结构域的第207位精氨酸是介导SGF29卵白相疏散的要害位点 ，并乐成构建了可以破损SGF29相疏散的突变体（SGF29-R207P）。与此同时 ，研究职员发明 ，与野生型SGF29差别 ，SGF29相疏散突变体（SGF29-R207P）过表达不会引起细胞朽迈 ，这批注SGF29卵白相疏散是细胞朽迈的驱动因素。
为探讨SGF29相疏散怎样驱动细胞朽迈 ，研究职员使用染色质免疫共沉淀测序手艺绘制了SGF29野生型、相疏散突变体（SGF29-R207P）的全基因组序列连系图谱。效果显示 ，相疏散突变体在基因启动子区域的连系效率显著降低 ，提醒相疏散介导了SGF29与其靶基因元件的连系。研究职员进一步通过DNA-FISH手艺发明SGF29的凝聚体可以被招募到CDKN1A的启动子区域。别的 ，研究职员还发明MED4、RNA聚合酶II等转录焦点机械可以被招募到SGF29的凝聚体中 ，从而激活CDKN1A基因的表达并诱导细胞朽迈。而敲低CDKN1A可以阻滞由SGF29凝整体所致的细胞朽迈。这些实验效果批注SGF29相疏散诱导的CDKN1A转录激活是介导人类细胞朽迈的要害驱动力。
综上 ，该研究展现了相疏散调控细胞朽迈的全新机制 ，系统阐释了朽迈细胞核中SGF29相疏散液滴可以通过招募并富集一系列转录相关卵白 ，进而驱动经典朽迈增进基因CDKN1A的表达（图3）。这些研究希望为进一步研发朽迈及其相关疾病的防控战略提供了主要线索和全新思绪。由于卵白质相疏散在朽迈生物学研究领域还属于新生事物 ，未来将会涌现出更多的科学问题 ，例如朽迈的差别组织、差别阶段是否保存着纷沉重大的卵白相疏散事务？细胞衰总是否受到胞浆中相疏散事务的调控？非有丝破碎细胞朽迈历程中的相疏散事务是怎样的？怎样以相疏散作为靶标干预细胞朽迈及相关疾��？期待未来这些谜题将得以逐一解决。
图3. SGF29相疏散调控细胞朽迈的分子机制
永利集团动物研究所刘光慧研究员、永利集团（国家生物信息中心）张维绮研究员和永利集团动物研究所曲静研究员为文章的配合通讯作者。研究获得科技部、国家自然科学基金委、永利集团和北京市等项目资助。
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