KLF4如何影响基因表达

　　

由贝勒医学院(Baylor College of Medicine)的研究人员领导的一个团队发现了一种机制，通过这种机制，转录因子KLF4可以帮助组织染色质，从而影响基因表达。

这项发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上的研究表明，KLF4的结合可以导致DNA在一个被称为生物分子冷凝的过程中浓缩成一个单独的液相，这一过程吸收了其他影响基因表达的因素。

“细胞通过一种叫做转录因子的蛋白质来调节其基因的表达，”共同通讯作者Josephine C. Ferreon博士说，她是贝勒大学丹·邓肯综合癌症中心的药理学和化学生物学助理教授。“在目前的研究中，我们专注于主转录因子KLF4，众所周知，它选择性地介导决定细胞命运的基因表达和重编程。”

细胞的遗传信息被包裹在染色质中，染色质是一种由DNA和蛋白质组成的复杂、紧凑、致密的结构。表达一个特定的基因需要基因表达分子机制能够接触到那一段DNA。像KLF4这样的转录因子参与重组染色质，提供通路并促进基因转录，但尚不清楚这是如何完成的。

通过在实验室中培养的细胞进行实验，研究人员发现KLF4在细胞核中形成液滴，吸收其他转录因子。

费伦说:“想象一下油和水混合时，它们是如何形成独立的层或两个液相的。”“当KLF4与特定的染色质区域相互作用时，它会形成一种凝析液——一种单独的液相——它会优先吸收其他分子，帮助染色质打开并介导基因转录。”

其他转录因子通过非结构蛋白区域参与生物分子凝聚，但研究人员表明，即使KLF4的非结构区域不存在，KLF4液滴也会在细胞中形成。相反，KLF4液滴的形成取决于锌指区域，众所周知，锌指区域与DNA结合。单分子荧光实验表明，三个KLF4锌指通常与一个DNA成一排结合，可以在两个DNA分子之间“桥接”。

“这种涉及锌指和DNA的生物分子缩合以前从未见过，”费伦说。

“这种生物分子凝析物的形成被称为CpG甲基化的DNA修饰强烈增强，这种变化影响基因表达，”共同通讯作者凯文·麦肯齐博士说，他是贝勒大学病理学和免疫学、药理学和化学生物学副教授。“我们的结果表明，DNA的局部序列及其CpG甲基化状态使KLF4能够驱动DNA进入一个单独的阶段，这有助于染色质的三维组织。”

MacKenzie说:“数百种人类转录因子包含类似KLF4中的串联锌指，所以这类快速进化的蛋白质可能通过类似的‘桥接’相互作用与染色质组织有关。”

DOI

10.1038 / s41467 - 021 - 25761 - 7

Liquid condensation of reprogramming factor KLF4 with DNA provides a mechanism for chromatin organization