视黄醇X受体与MyoD/CTCF在增殖期成肌细胞染色质景观中的协同调控机制解析

《Scientific Reports》：Cistromic insight into the association of retinoid X receptor with MyoD and CTCF in proliferating myoblasts

本研究针对组蛋白乙酰化调控干细胞命运转换的分子通路不明确问题，通过整合ChIP-seq技术揭示了视黄醇X受体（RXR）在增殖期成肌细胞中与生肌调节因子MyoD及染色质组织蛋白CTCF的基因组共定位规律。研究发现RXR-MyoD主要富集于活性增强子区域（标记为H3K18ac/H3K27ac），而RXR-CTCF偏好结合活性启动子（标记为H3K9ac），并发现CTCF邻近RXR位点与核受体共调节因子NCOA1/NCOR存在关联。该研究为阐明RXR通过染色质构象调控肌生成提供了新视角。

　　

在真核细胞中，组蛋白乙酰化修饰与染色质三维结构共同构成了基因表达调控的“暗物质”。尤其是视黄醇X受体（RXR），作为核受体家族的“万能搭档”，能够与多种配体激活的核受体形成异源二聚体，参与细胞分化、代谢调控等重要生命过程。然而，在骨骼肌前体细胞（成肌细胞）的增殖阶段，RXR如何在全基因组范围内与关键转录因子协作，仍是一团迷雾。

为了解开这一谜题，Jean-Thomas Clément和Qiao Li团队在《Scientific Reports》上发表研究，通过整合多维表观基因组数据，绘制了RXR在增殖期C2C12成肌细胞中的“基因组地图”。研究聚焦于RXR与生肌主导因子MyoD、染色质架构蛋白CTCF的交互网络，首次揭示了三者在不同染色质状态下的分布规律及功能分工。

关键技术方法概述

研究利用公共数据库（GSE279060、GSM915186等）获取RXR、MyoD和CTCF的ChIP-seq数据，通过HOMER进行峰值识别和motif分析；采用ChromHMM染色质状态模型（基于H3K4me3、H3K4me1、H3K36me3等标记）对基因组进行功能区域注释；使用SPAMO工具分析转录因子结合motif的邻近关系；结合已发表的Hi-C染色质环锚点数据和组蛋白乙酰化（H4K8ac、H3K9ac、H3K18ac、H3K27ac）ChIP-seq数据（GSE94558），通过GREAT和IPA进行功能富集分析；通过qChIP实验验证关键位点的蛋白结合。

研究结果

1. 选择性染色质状态关联

研究发现，RXR和MyoD主要富集于活性增强子区域（分别占65%和51%），而CTCF虽广泛分布于异染色质区，但其与RXR重叠的位点中39%位于活性启动子区。

2. 基因组共定位特征

RXR-MyoD重叠位点中70%为活性增强子，且RXR结合信号强度更高但结合亲和力较低，其结合motif（NR2F6）的Z值（0.773）低于RXR单独位点（NR2F2，Z值0.965）。RXR-CTCF重叠位点中，CTCF motif与RXR motif间距达50 bp，提示二者可能通过间接方式协作。

3. 功能通路与上游调控

GO分析显示RXR-MyoD重叠基因富集于肌肉分化通路，且MyoD为最显著上游调控因子；RXR-CTCF重叠位点则与核受体共激活因子NCOA1和共抑制因子NCOR关联，提示其在染色质重构中的双向调控潜力。

4. 组蛋白乙酰化特征

RXR-MyoD位点显著富集H3K18ac和H3K27ac（增强子标记），而RXR-CTCF位点以H3K9ac（启动子标记）为主。例如，在Paxbp1基因启动子区，RXR-CTCF共定位位点呈现显著的H3K9ac信号。

5. 染色质环锚定作用

86%的RXR-CTCF位点与染色质环锚点重叠，例如Thra基因启动子区通过染色质环与远端增强子连接；而MyoD基因座的核心增强子区域亦存在RXR-MyoD介导的环化结构，经qChIP验证二者共同结合。

结论与意义

本研究系统阐释了RXR在成肌细胞增殖阶段通过差异化协作模式调控染色质功能的机制：与MyoD协同激活增强子并富集H3K18ac/H3K27ac，而与CTCF协同锚定启动子并富集H3K9ac。这种分工不仅解释了RXR在肌生成早期阶段的多功能性，更揭示了核受体信号通过染色质三维构象调控细胞命运的潜在路径，为靶向RXR的肌肉疾病治疗策略提供了表观遗传学依据。