揭示黏连蛋白-染色质界面：调控染色体结构与功能的关键蛋白互作网络

本研究通过TurboID邻近标记技术系统鉴定了黏连蛋白(Cohesin)的相互作用组，发现SWI/SNF等染色质重塑复合物与Cohesin存在功能互作。研究人员证实SWI/SNF通过稳定Cohesin在CTCF位点的结合调控三维基因组结构，为解决"Cohesin如何在不依赖CTCF的顺式调控元件中稳定存在"这一科学问题提供了新机制，为理解染色质动态与染色体结构协同调控基因表达提供了重要线索。

　　

在细胞核这个微观宇宙中，染色质如何折叠成精密的三维结构一直是生命科学的未解之谜。黏连蛋白(Cohesin)作为染色体结构的"建筑师"，通过ATP水解驱动的DNA环挤压(loop extrusion)机制塑造基因组空间构象。虽然已知CTCF绝缘蛋白能像"锚点"般阻滞移动的Cohesin复合物，但绝大多数连接增强子与启动子的DNA环并不依赖CTCF，这引出了核心科学问题：Cohesin如何在不含CTCF的基因组区域维持稳定？

美国北卡罗来纳大学教堂山分校的Natalie L. Rittenhouse团队在《Epigenetics》发表的研究，通过创新性技术手段揭示了Cohesin与染色质调节因子的互作网络。研究人员采用TurboID邻近标记结合质谱技术，在NIH-3T3细胞中鉴定出412个高置信度( Tier 1 )和2047个潜在( Tier 2 )Cohesin相互作用蛋白。通过染色质免疫共沉淀(ChIP-seq)、小分子扰动实验和细胞分级分离等技术，系统研究了SWI/SNF染色质重塑复合物对Cohesin功能的调控机制。

鉴定全面的Cohesin相互作用组
研究团队构建了可诱导表达RAD21-3xHA-TurboID融合蛋白的小鼠成纤维细胞系，通过生物素标记捕获Cohesin邻近蛋白。质谱分析不仅重现了已知的Cohesin互作因子如STAG1/2和PDS5A/B，更发现了包括SWI/SNF、ISWI、NuRD等染色质重塑复合物在内的新型互作网络。这些发现通过多细胞系的免疫共沉淀实验得到验证，证实了Cohesin与染色质调节机器间的物理连接。

SWI/SNF与Cohesin的基因组共定位
ChIP-seq分析揭示25%的Cohesin结合位点与SWI/SNF亚基BRG1共定位，显著高于随机预期。这些共定位位点主要富集于增强子(H3K27ac⁺)、启动子(H3K4me3⁺)和CTCF位点。Micro-C染色质构象捕获数据显示，共定位区域常作为DNA环的锚点，暗示两者协同参与三维基因组构建。

SWI/SNF扰动改变Cohesin染色质结合
通过三种小分子（降解剂ACBI1、溴结构域抑制剂PFI-3、ATP酶抑制剂BRM014）特异性扰动SWI/SNF，研究人员观察到：

1. ACBI1处理导致Cohesin在105个位点结合减弱（多为强CTCF位点），在127个位点结合增强（多为弱CTCF的环锚点）
2. BRM014处理使Cohesin在88个CTCF相关位点结合增强
3. PFI-3处理增加整体Cohesin染色质结合量但不改变稳定结合位点
   染色质分级实验进一步证实，SWI/SNF的降解减少而抑制其溴结构域增加Cohesin的染色质结合，表明SWI/SNF通过染色质重塑活性调控Cohesin的基因组分布。

这项研究构建了迄今最完整的Cohesin相互作用图谱，确立了染色质重塑复合物与Cohesin的功能耦合关系。特别重要的是，发现SWI/SNF通过双重机制调控Cohesin：既维持CTCF位点的Cohesin稳定结合，又通过重塑核小体结构促进Cohesin的全局染色质结合。这些发现为理解三维基因组动态调控提供了新视角，对发育异常和癌症（如SWI/SNF亚基突变肿瘤）等疾病的机制研究具有重要启示。研究建立的TurboID筛选体系也为研究其他染色质相关蛋白的瞬时互作提供了范式。