GATA3 通过锌指 2 调节的相分离差异调控转录组及其与乳腺癌的关联

本文揭示转录因子 GATA3 通过 DNA 结合域（DBD）中锌指 2（ZnF2）调控的相分离（PS）差异调控转录组。GATA3 的 ZnF2 通过精氨酸残基 R329 和 R330 的多价静电作用驱动 PS，其突变会破坏 PS 并抑制乳腺癌进展，为癌症研究提供新视角。

　　

研究背景与目的

相分离（PS）是细胞组织和功能调控的基本机制，转录因子（TFs）通过形成染色质相关凝聚物调控基因表达，但其 DNA 结合域（DBD）是否及如何调节 PS 进而差异调控转录组尚不清楚。GATA3 作为重要的免疫调节因子，在乳腺癌中频繁突变，其作用机制有待深入探讨。本研究旨在揭示 GATA3 的 DBD 在 PS 中的作用及对乳腺癌的影响。

GATA3 的相分离特性

GATA3 在细胞内外均可通过 PS 形成凝聚物。在 HEK293T、T47D 和 MCF7 细胞中，内源性及外源性 GATA3 均能形成凝聚物，且具有动态特性，半恢复时间（t_1/2）为 19.04 秒。体外实验显示，去除 MBP 标签的 GATA3 溶液可形成蛋白液滴，且液滴具有融合和生长能力，表明 GATA3 的 PS 是动态过程，且不完全依赖疏水力。

DBD 对 GATA3 相分离的调控

GATA3 由 N 端激活域（AD）、DBD 和 C 端结构域组成，其中 DBD 包含锌指 1（ZnF1）和锌指 2（ZnF2）。通过截断突变体分析发现，DBD 和 N 端在凝聚物形成中起关键作用，C 端作用不明显。DBD 的存在使 GATA3 的 PS 对盐浓度敏感，提示其通过多价静电相互作用（MEIs）调控 PS。进一步研究表明，ZnF2 中的精氨酸残基 R329 和 R330 对 PS 至关重要，其突变会显著改变凝聚物数量。

ZnF2 在 DNA 结合与相分离中的双重作用

ZnF2 负责结合 GATA DNA 基序（WGATAR），其中 R329 和 R330 是 DNA 结合的关键。突变实验显示，ZnF2 的 R329 和 R330 缺失（ZnF2-2R-A）会导致 DNA 结合能力丧失，而替换为赖氨酸（ZnF2-2R-K）则保留结合能力。但两者均能增加核凝聚物数量，且在体外对 GATA DNA 的敏感性降低，表明 ZnF2 不仅通过 DNA 结合，还通过调控 GATA3 分子间相互作用影响 PS。

GATA3 突变与乳腺癌的关联

在乳腺癌中，GATA3 突变主要集中在 ZnF2 区域，其中约 47% 为 ZnF2 缺陷型突变（ZnF2^de）。携带 ZnF2^de的患者预后显著优于野生型（GATA3^WT）患者。体外和体内实验表明，ZnF2^de突变体形成的凝聚物数量增加，但体外形成能力减弱，且能抑制乳腺癌细胞生长和肿瘤进展，提示 ZnF2^de通过改变 PS 抑制肿瘤。

对 ERα 相关基因和免疫相关基因的调控

GATA3 通过 PS 促进 ERα 凝聚物形成，激活 ERα 相关基因如 KRT8、CDH1、PGR 和 TFF1。而 ZnF2^de突变体会减少 ERα 在凝聚物中的富集，抑制这些基因表达。同时，ZnF2^de会激活免疫相关基因如 IFIT1、IFIT3、ISG15 等，增强 Ⅰ 型干扰素（IFN-I）信号通路，可能通过减少组蛋白甲基转移酶 SUV39H1 的稳定性和 H3K9me3 修饰实现。

结论与意义

本研究发现 GATA3 通过 ZnF2 调控的 PS 差异调控转录组，ZnF2^de突变通过抑制 ERα 相关基因和激活免疫相关基因抑制乳腺癌进展。这揭示了转录因子通过 DBD 调节 PS 的新机制，为理解乳腺癌的发生发展及治疗提供了新方向。