综述:当细胞需要响应环境时:染色质与剪接的浪漫邂逅

【字体: 时间:2025年09月09日 来源:Cell Reports 6.9

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  这篇综述深入探讨了染色质(Chromatin)通过组蛋白修饰(H3K36me3/H3K27ac)、DNA甲基化及三维结构(3D organization)动态调控选择性剪接(Alternative splicing)的分子机制,揭示了其在环境响应(如热激、昼夜节律)和疾病(如癌症、神经退行性疾病)中的核心作用,为理解表观遗传-剪接偶联提供了全新视角。

  

染色质与剪接的协同调控机制

环境刺激下的剪接重编程

温度、光照和营养变化等环境信号通过改变RNA聚合酶II(RNA Pol II)延伸速率调控剪接。例如热激通过HSF1激活热激蛋白基因表达,同时染色质重塑因子ZmCHB101通过调节核小体定位改变玉米的应激相关基因剪接模式。植物中冷应激诱导的DNA甲基化变化通过核小体重排影响开花基因FLM和生物钟基因PRR7的剪接变体生成。

组蛋白修饰的直接调控作用

H3K36三甲基化(H3K36me3)通过MRG15/PTBP1复合物驱动间充质细胞FGFR2基因的变体切换。在小鼠可卡因成瘾模型中,SETD2介导的H3K36me3修饰通过SRSF11剪接因子调控奖赏行为相关基因。CRISPR-dCas9表观编辑工具证实,局部增加CD44基因的DNA甲基化可诱导上皮-间质转化(EMT)相关剪接变体。

三维基因组架构的调控网络

CTCF通过DNA甲基化敏感的结合特性调控神经元BDNF基因的可变剪接。在衰老细胞中,CTCF簇与剪接斑点(Speckles)共定位形成衰老特异性剪接程序。CLOuD9系统证实,人工诱导染色质环(Chromatin loop)能使远端增强子直接调控目标外显子的剪接效率。

核空间组织与剪接工厂

基因在核内的径向分布决定其剪接模式:高GC含量基因位于核中心采用内含子定义(Intron definition)机制,而外周AT富集基因倾向外显子定义(Exon definition)。p53激活后使靶基因向核斑点迁移,显著提升共转录剪接效率。核层蛋白(Lamin B1)缺失导致基因位置偏移,伴随外显子包含率改变。

环境适应的表观遗传记忆

染色质标记可形成剪接记忆,如吸血蝙蝠TRPV1基因的神经节特异性剪接变体使其具备红外感知能力。植物通过H3K36me2/MRG1模块存储光周期记忆,调控光响应基因的时序剪接。这种可遗传的剪接模式为生物应对气候变化提供了快速进化途径。

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