染色质调控因子WDR5、SP1和NFYA通过稳定黏连蛋白(Cohesin)重塑三维基因组结构

本研究揭示了染色质调控因子WDR5与转录因子SP1、NFYA通过物理互作稳定黏连蛋白(Cohesin)在启动子和增强子锚定位点的新机制。研究人员通过ChIP-seq、Co-IP等技术发现，这三种因子能独立介导非CTCF依赖的黏连蛋白定位，为解析三维基因组中增强子-启动子环路的形成提供了全新视角。该成果发表于《Epigenetics》，对理解发育和疾病相关的基因调控网络具有重要意义。

　　

在真核生物中，基因组的三维空间结构对基因表达调控至关重要。黏连蛋白(Cohesin)作为关键的架构蛋白，通过形成DNA环(loop extrusion)介导染色质远程互作。虽然CTCF蛋白锚定黏连蛋白的机制已被阐明，但大多数增强子-启动子环路缺乏CTCF结合，这些位点如何稳定黏连蛋白仍属未解之谜。美国北卡罗来纳大学教堂山分校的Audra F. Bryan等研究人员在《Epigenetics》发表的研究，首次揭示了一组保守的染色质调控因子通过非CTCF依赖机制稳定黏连蛋白的新范式。

研究团队运用ChIP-seq绘制了小鼠胚胎干细胞(mESCs)中黏连蛋白与WDR5、SP1、NFYA的全基因组共定位图谱，结合Co-IP验证了蛋白复合物的物理互作。通过siRNA介导的基因敲降实验，发现这些因子能特异性维持黏连蛋白在启动子和增强子的驻留，而反向实验证实黏连蛋白并不影响它们的染色质定位。

主要研究发现
WDR5、SP1和NFYA与黏连蛋白共定位于基因组
全基因组分析显示，黏连蛋白核心亚基SMC1与WDR5（38,665位点）、SP1（18,312位点）、NFYA（18,174位点）存在广泛共定位，其中88%-92%位点不依赖CTCF。这些位点主要富集在转录活跃的启动子和增强子区域。

形成染色质共驻留复合物
通过串联ChIP实验证实，RAD21-WDR5、RAD21-SP1和RAD21-NFYA复合物共处于同一染色质分子。免疫共沉淀进一步揭示WDR5与RAD21、SP1/NFYA与SMC3的直接互作，且互作不依赖DNA/RNA。

功能依赖性的非对称关系
敲降WDR5导致33,435个黏连蛋白位点消失，SP1敲降影响38,689个位点，NFYA敲降影响15,326个位点。相反，黏连蛋白缺失并不改变这些因子的染色质结合，表明它们是黏连蛋白的上游稳定因子。

细胞类型保守性
ChIP-Atlas数据库分析预测，这种共定位模式在B细胞、胚胎干细胞等多种细胞类型中保守存在，提示其可能构成普遍性的基因组架构调控机制。

结论与意义
该研究确立了WDR5、SP1和NFYA作为黏连蛋白"分子锚"的新功能，突破了传统认知中CTCF是唯一黏连蛋白稳定因子的局限。这些发现为解释以下现象提供了机制基础：（1）为何急性黏连蛋白降解后部分基因表达仍能维持；（2）发育相关基因如何通过特定因子组合实现精确的三维基因组调控。特别值得注意的是，WDR5作为多种组蛋白修饰复合物的脚手架蛋白，可能通过整合表观遗传信息与基因组空间组织，为理解"序列-结构-功能"的多层次调控网络提供了新思路。

从转化医学视角看，SP1和NFYA在肿瘤发生中频繁突变，本研究揭示的它们与黏连蛋白的协同作用，可能为解析染色体不稳定性相关疾病提供新线索。未来研究可进一步探索这些因子在病理条件下如何通过改变三维基因组结构驱动基因表达失调。