微米大小的細(xì)胞為了儲(chǔ)存遺傳信息，其遺傳物質(zhì)在細(xì)胞核內(nèi)被緊密地包裝和折疊。研究發(fā)現(xiàn)基因組的結(jié)構(gòu)是有序的，至少有三個(gè)逐級(jí)復(fù)雜的維度。其中，三維結(jié)構(gòu)是染色質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由特殊的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)所介導(dǎo)（比如：Cohesin，CTCF等），這些結(jié)構(gòu)蛋白將30 nm的染色質(zhì)纖維折疊成具有“染色質(zhì)環(huán)”的高級(jí)結(jié)構(gòu)。“染色質(zhì)環(huán)”不僅有利于精確地保存遺傳信息，而且可以介導(dǎo)遠(yuǎn)距離染色質(zhì)內(nèi)和染色質(zhì)間的相互作用，能將調(diào)控元件帶到目的基因附近，從而調(diào)控基因表達(dá)。 

　　9月4日，中科院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院、生物島實(shí)驗(yàn)室姚紅杰研究員課題組在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Nucleic Acids Research《核酸研究》在線發(fā)表了研究成果。該團(tuán)隊(duì)通過(guò)系統(tǒng)性篩選在基因組上與CTCF共定位的轉(zhuǎn)錄因子，鑒定出大量與CTCF存在高共定位率的新轉(zhuǎn)錄因子，并選取了轉(zhuǎn)錄因子BHLHE40進(jìn)行后續(xù)的功能驗(yàn)證。研究發(fā)現(xiàn)BHLHE40可以調(diào)控CTCF在基因組上的結(jié)合，進(jìn)而影響其介導(dǎo)的遠(yuǎn)距離染色質(zhì)相互作用。 

　　為了鑒定更多調(diào)控CTCF結(jié)合或CTCF介導(dǎo)的染色質(zhì)互作的轉(zhuǎn)錄因子，研究團(tuán)隊(duì)從尋找CTCF共定位因子的角度出發(fā)，整合數(shù)據(jù)庫(kù)中所有高質(zhì)量的轉(zhuǎn)錄因子ChIP-seq數(shù)據(jù)，系統(tǒng)性地篩選在基因組上與CTCF具有共定位的轉(zhuǎn)錄因子。然而轉(zhuǎn)錄因子和CTCF的ChIP-seq數(shù)據(jù)要在同一細(xì)胞、同一處理的前提條件下才具有可比性，但具備這種條件的轉(zhuǎn)錄因子ChIP-seq數(shù)據(jù)非常少。該團(tuán)隊(duì)利用CTCF在基因組上的結(jié)合具有保守性的特點(diǎn)，通過(guò)整合大量細(xì)胞和組織中CTCF ChIP-seq數(shù)據(jù)，首次鑒定出人超保守的CTCF結(jié)合位點(diǎn)。這些結(jié)合位點(diǎn)在絕大多數(shù)細(xì)胞和組織中都存在，可以與所有轉(zhuǎn)錄因子的ChIP-seq數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而達(dá)到系統(tǒng)性篩選CTCF共定位因子的目的。通過(guò)這種方法，研究團(tuán)隊(duì)鑒定出多種已經(jīng)報(bào)道的與CTCF具有高共定位率的蛋白因子如ZNF143、KDM5B以及Cohesin復(fù)合物中亞基 RAD21、SMC3和SMC1A等，說(shuō)明了生物信息分析結(jié)果的可靠性。另外還鑒定出了多個(gè)之前未見(jiàn)報(bào)道的與CTCF具有高定位率的轉(zhuǎn)錄因子。 

　　研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步利用CTCF介導(dǎo)的染色質(zhì)互作強(qiáng)度信息，與CTCF高共定位率因子的結(jié)合強(qiáng)度進(jìn)行聯(lián)合分析，發(fā)現(xiàn)存在多個(gè)共定位因子的CTCF結(jié)合位點(diǎn)能夠形成更強(qiáng)的染色質(zhì)互作，暗示存在促進(jìn)CTCF介導(dǎo)染色質(zhì)互作的因子。進(jìn)一步通過(guò)相關(guān)性分析，鑒定出多個(gè)具有調(diào)控CTCF介導(dǎo)染色質(zhì)互作潛能的因子。研究發(fā)現(xiàn)敲降BHLHE40顯著影響CTCF在基因組上的結(jié)合，進(jìn)而影響CTCF介導(dǎo)的染色質(zhì)相互作用。 

　　研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的利用超保守CTCF結(jié)合位點(diǎn)鑒定CTCF共定位因子的方法，不僅具有很好的通用性和普適性，而且為后續(xù)研究細(xì)胞命運(yùn)決定及疾病發(fā)生發(fā)展過(guò)程中CTCF介導(dǎo)染色質(zhì)互作的動(dòng)態(tài)變化提供了新思路。 

　　姚紅杰研究員為該論文通訊作者，其課題組的胡功成博士、博士生董曉濤和龔士欣為論文共同第一作者。該研究得到南方科技大學(xué)Andrew P. Hutchins博士的幫助。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)等項(xiàng)目的資助。

　　系統(tǒng)性篩選CTCF共定位轉(zhuǎn)錄因子并鑒定具有調(diào)控CTCF介導(dǎo)染色質(zhì)互作的因子