微米大小的細胞為了儲存遺傳信息，其遺傳物質(zhì)在細胞核內被緊密地包裝和折疊。研究發(fā)現基因組的結構是有序的，至少有三個(gè)逐級復雜的維度。其中，三維結構是染色質(zhì)的高級結構，該結構由特殊的結構蛋白質(zhì)所介導（比如：Cohesin，CTCF等），這些結構蛋白將30 nm的染色質(zhì)纖維折疊成具有“染色質(zhì)環(huán)”的高級結構。“染色質(zhì)環(huán)”不僅有利于精確地保存遺傳信息，而且可以介導遠距離染色質(zhì)內和染色質(zhì)間的相互作用，能將調控元件帶到目的基因附近，從而調控基因表達。 

　　9月4日，中科院廣州生物醫藥與健康研究院、生物島實(shí)驗室姚紅杰研究員課題組在國際學(xué)術(shù)期刊Nucleic Acids Research《核酸研究》在線(xiàn)發(fā)表了研究成果。該團隊通過(guò)系統性篩選在基因組上與CTCF共定位的轉錄因子，鑒定出大量與CTCF存在高共定位率的新轉錄因子，并選取了轉錄因子BHLHE40進(jìn)行后續的功能驗證。研究發(fā)現BHLHE40可以調控CTCF在基因組上的結合，進(jìn)而影響其介導的遠距離染色質(zhì)相互作用。 

　　為了鑒定更多調控CTCF結合或CTCF介導的染色質(zhì)互作的轉錄因子，研究團隊從尋找CTCF共定位因子的角度出發(fā)，整合數據庫中所有高質(zhì)量的轉錄因子ChIP-seq數據，系統性地篩選在基因組上與CTCF具有共定位的轉錄因子。然而轉錄因子和CTCF的ChIP-seq數據要在同一細胞、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錄因子ChIP-seq數據非常少。該團隊利用CTCF在基因組上的結合具有保守性的特點(diǎn)，通過(guò)整合大量細胞和組織中CTCF ChIP-seq數據，首次鑒定出人超保守的CTCF結合位點(diǎn)。這些結合位點(diǎn)在絕大多數細胞和組織中都存在，可以與所有轉錄因子的ChIP-seq數據進(jìn)行比較，從而達到系統性篩選CTCF共定位因子的目的。通過(guò)這種方法，研究團隊鑒定出多種已經(jīng)報道的與CTCF具有高共定位率的蛋白因子如ZNF143、KDM5B以及Cohesin復合物中亞基 RAD21、SMC3和SMC1A等，說(shuō)明了生物信息分析結果的可靠性。另外還鑒定出了多個(gè)之前未見(jiàn)報道的與CTCF具有高定位率的轉錄因子。 

　　研究團隊進(jìn)一步利用CTCF介導的染色質(zhì)互作強度信息，與CTCF高共定位率因子的結合強度進(jìn)行聯(lián)合分析，發(fā)現存在多個(gè)共定位因子的CTCF結合位點(diǎn)能夠形成更強的染色質(zhì)互作，暗示存在促進(jìn)CTCF介導染色質(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)具有調控CTCF介導染色質(zhì)互作潛能的因子。研究發(fā)現敲降BHLHE40顯著(zhù)影響CTCF在基因組上的結合，進(jìn)而影響CTCF介導的染色質(zhì)相互作用。 

　　研究團隊開(kāi)發(fā)的利用超保守CTCF結合位點(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，而且為后續研究細胞命運決定及疾病發(fā)生發(fā)展過(guò)程中CTCF介導染色質(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。該研究得到國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃和中國科學(xué)院戰略性先導科技專(zhuān)項等項目的資助。

　　系統性篩選CTCF共定位轉錄因子并鑒定具有調控CTCF介導染色質(zhì)互作的因子