基质刚度通过AP-1诱导的染色质预开放促进肝星状细胞纤维化发生

本研究揭示了细胞外基质(ECM)刚度通过AP-1转录因子介导的染色质预开放机制调控肝星状细胞(HSCs)纤维化表型转变的分子机制。研究人员通过整合多组学分析和生物力学实验，发现硬度增加的环境会诱导p-JUN活化，促使纤维化相关基因位点的染色质可及性提前改变，为肝纤维化治疗提供了新的表观遗传干预靶点。该成果发表于《Communications Biology》，为理解机械力信号转导与表观遗传调控的关联提供了重要证据。

　　

在慢性肝病发展过程中，肝组织逐渐纤维化并伴随细胞外基质刚度增加，形成恶性循环。这种机械微环境变化如何通过表观遗传调控驱动疾病进展，一直是未解之谜。北京大学等机构的研究团队在《Communications Biology》发表重要成果，首次揭示了基质刚度通过AP-1介导的染色质预开放机制促进肝星状细胞纤维化的全过程。

研究采用多组学整合分析策略，主要技术包括：1）可调刚度水凝胶培养系统模拟生理/病理力学环境；2）ATAC-seq（转座酶可及染色质测序）检测染色质开放状态动态变化；3）CUT&Tag（靶向切割与标记）技术分析组蛋白修饰和转录因子结合；4）磷酸化蛋白突变体构建验证机械信号转导机制；5）CCL₄
诱导的小鼠肝纤维化模型进行体内验证。

基质刚度诱导纤维化表型和转录组重塑
通过建立2kPa（模拟正常肝）和40kPa（模拟硬化肝）刚度培养系统，发现硬度增加显著促进肝星状细胞系LX-2向肌成纤维细胞转化，α-SMA（α-平滑肌肌动蛋白）表达上调。RNA-seq显示 stiffness上调纤维化标志基因（如COL8A1、VCAN），下调基质金属蛋白酶（MMP2/9）。分泌组分析证实 stiff基质促进核心ECM蛋白沉积。

染色质可及性动态变化先于基因表达
ATAC-seq发现 stiff基质培养4天后出现3786个新增开放区域。关键发现是鉴定出"预开放染色质"特征——在培养2天时750个区域已开放，但邻近基因（如COL8A1、TIMP4）直到4天才表达上调。这些区域富含细胞骨架组织和机械响应相关基因。

组蛋白修饰特征与AP-1因子调控
ChromHMM分析显示预开放区域富集双价染色质标记（H3K4me3和H3K27me3共存）。Cut&Tag实验证实H3K27ac（组蛋白H3第27位赖氨酸乙酰化）在预开放区域特异性增加。Motif分析发现AP-1和TEAD家族转录因子结合位点富集，其中p-JUN（磷酸化c-Jun）在预开放区域的结合显著增强，而总JUN蛋白量不变。

p-JUN通过ERK通路介导机械信号转导
构建JUN磷酸化位点突变体证实：模拟持续磷酸化的JUN-EE突变体可单独诱导染色质开放，而DNA结合域缺失突变体（JUN-EE-△basic）则丧失此功能。抑制剂实验证实ERK（细胞外信号调节激酶）是上游调控者，其核转位在 stiffness刺激2小时内即发生。小鼠纤维化模型显示活化HSCs中p-JUN表达增加，与α-SMA共定位。

这项研究创新性地提出了机械力信号转导的两阶段模型：短期刺激通过ERK-p-JUN轴启动染色质预开放，长期作用导致纤维化基因持续激活。不仅阐明了硬度感知与表观遗传重编程的分子联系，还为开发靶向染色质预开放的抗纤维化策略提供了理论依据。特别值得注意的是，该机制可能普遍存在于多种纤维化疾病中，因为AP-1和机械力敏感信号通路在不同器官纤维化过程中均发挥核心作用。研究采用的时序多组学分析方法，为解析其他机械敏感性疾病的表观遗传调控机制建立了范式。