多能性狀態(tài)的退出或多能性細(xì)胞-體細(xì)胞轉(zhuǎn)變是哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育過(guò)程的重要事件，也是細(xì)胞命運(yùn)決定研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。越來(lái)越多的證據(jù)表明該過(guò)程被高度調(diào)控，而非一個(gè)被動(dòng)的事件，但其背后的分子機(jī)制還存在大量未知。

　　近日，中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院劉晶課題組和西湖大學(xué)裴端卿課題組合作，基于cJUN誘導(dǎo)小鼠胚胎干細(xì)胞多能性細(xì)胞-體細(xì)胞轉(zhuǎn)變細(xì)胞模型，發(fā)現(xiàn)了染色質(zhì)重塑復(fù)合物BAFs（Brg/Brahma-associated factors）的亞基SS18 通過(guò)本身相分離性質(zhì)顯著調(diào)控這一過(guò)程，該成果以” SS18 regulates pluripotent-somatic transition through phase separation”為題于7月2日在線發(fā)表在Nature Communications（《自然·通訊》）雜志上。

　　團(tuán)隊(duì)早期發(fā)現(xiàn)原癌基因cJUN 可快速誘導(dǎo)多能性狀態(tài)的退出（Jing Liu et al, Nature Cell Biology, 2015），基于此研究人員構(gòu)建了可誘導(dǎo)多能性細(xì)胞-體細(xì)胞轉(zhuǎn)變細(xì)胞模型。進(jìn)一步，通過(guò)基于CRISPR/Cas9的全基因組基因敲除的遺傳學(xué)篩選技術(shù)確認(rèn)了一系列候選基因，發(fā)現(xiàn)其中SS18基因的失活會(huì)在轉(zhuǎn)錄組、克隆形成能力及干細(xì)胞克隆形態(tài)等方面顯著延遲多能性體細(xì)胞轉(zhuǎn)變進(jìn)程。同時(shí)，SS18的功能也能夠在其他多種多能性退出體系中得到驗(yàn)證。

　　科研人員深入研究發(fā)現(xiàn)，SS18蛋白在體內(nèi)可以發(fā)生液液相分離（Liquid-liquid Phase Separation, LLPS）,表現(xiàn)在1、SS18蛋白可以在細(xì)胞核內(nèi)通過(guò)分子間弱相互作用形成微米級(jí)凝聚體；2、凝聚體內(nèi)部以及凝聚體內(nèi)和凝聚體外物質(zhì)可以進(jìn)行交換；3、凝聚體可以發(fā)生融合和分裂行為，且融合分裂時(shí)間與凝聚體大小成正比。SS18的液液相分離能力依賴于位于其羧基端的內(nèi)在無(wú)序區(qū)（Intrinsically Disordered Region, IDR），其中高度富集的酪氨酸發(fā)揮著核心作用，酪氨酸的突變會(huì)導(dǎo)致SS18蛋白無(wú)法形成凝聚體，同時(shí)也使得SS18失去調(diào)控多能性退出的能力。進(jìn)一步研究人員還發(fā)現(xiàn)， SS18的IDR可被來(lái)自于其他蛋白的富含酪氨酸IDR（如FUS和TAF15）及多聚酪氨酸多肽所替代，而非酪氨酸富集的IDR（如BRD4及MED1）則不能進(jìn)行功能替代。

　　針對(duì)SS18的相分離行為是如何調(diào)控多能性退出的具體機(jī)制，科研人員進(jìn)一步展開(kāi)了深入的機(jī)制研究。已有研究表明SS18蛋白是染色質(zhì)重塑復(fù)合物BAFs的穩(wěn)定亞基。在胚胎干細(xì)胞中，BAFs主要分為三種亞型：經(jīng)典BAF（canonical BAF， cBAF）、非經(jīng)典BAF（non canonical BAF，ncBAF）以及PBAF（Polybromo-associated BAF）。他們含有一些共有成分如SMARCD1以及BCL7A/B/C等，也分別含有其特異性亞基?？蒲腥藛T發(fā)現(xiàn)，SS18形成的蛋白凝聚體可以富集cBAF特異性亞基而排斥PBAF特異性亞基，從而起到促進(jìn)或抑制相應(yīng)BAF亞型裝配的功能，而不同亞型的BAFs在多能性體細(xì)胞轉(zhuǎn)變中的角色卻不盡相同。因此，SS18蛋白的缺失會(huì)打破BAFs各亞型之間裝配的平衡，并最終影響多能性細(xì)胞-體細(xì)胞轉(zhuǎn)變進(jìn)程。

　　本研究揭示了相分離在染色質(zhì)重塑復(fù)合物裝配過(guò)程中的重要作用，豐富了人們對(duì)于細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)變?cè)诓煌瑢蛹?jí)上進(jìn)行調(diào)控的認(rèn)識(shí)，對(duì)于深入研究BAFs復(fù)合物在發(fā)育、細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)變以及腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用都具有借鑒意義。

　　該論文是在西湖大學(xué)裴端卿研究員和廣州健康院劉晶研究員的共同指導(dǎo)下完成，廣州健康院博士生匡俊企和碩士翟梓蔚為共同第一作者。廣州健康院陳捷凱研究員和張小飛研究員對(duì)該工作進(jìn)行了重要的指導(dǎo)和支持。本項(xiàng)工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，中國(guó)科學(xué)院“戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)”、中國(guó)科學(xué)院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目、廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目、生物島實(shí)驗(yàn)室前沿探索項(xiàng)目等的經(jīng)費(fèi)支持。

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多能干細(xì)胞-體細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)變新機(jī)制