真核生物基因組DNA纏繞在組蛋白八聚體上形成染色質(zhì)，并在染色質(zhì)架構蛋白的作用下逐級折疊形成遠距離的染色質(zhì)相互作用（或染色質(zhì)環(huán)）、拓撲相關(guān)結構域和染色質(zhì)區室等染色質(zhì)高級結構。遠距離染色質(zhì)互作可以調控基因表達，在細胞命運決定過(guò)程中發(fā)揮重要作用。CCCTC結合因子（簡(jiǎn)稱(chēng)：CTCF）最早被認為是絕緣子結合蛋白，隨后發(fā)現CTCF在轉錄激活/抑制、基因印記、X染色體失活等方面均發(fā)揮重要的調控作用。近年來(lái)，CTCF也被認為是染色質(zhì)架構蛋白，與Cohesin復合物等在調控遠距離染色質(zhì)相互作用和維持染色質(zhì)“成環(huán)”等方面發(fā)揮重要作用。然而，CTCF是否在同一生物學(xué)過(guò)程中發(fā)揮其多重功能至今仍不清楚。 

　　北京時(shí)間4月5日，中國科學(xué)院廣州生物醫藥與健康研究院姚紅杰研究員課題組聯(lián)合美國加州大學(xué)圣地亞哥分校付向東教授課題組在Cell Reports上發(fā)表了題為CTCF functions as an insulator for somatic genes and a chromatin remodeler for pluripotency genes during reprogramming的研究論文。該研究運用體細胞重編程到誘導多能干細胞為模型結合多維組學(xué)技術(shù)并聯(lián)合生物信息分析，揭示了CTCF介導的染色質(zhì)絕緣和染色質(zhì)結構變化協(xié)同調控干細胞多能性獲得的新機制。 

　　研究人員發(fā)現CTCF在體細胞重編程過(guò)程中表達逐漸升高，并發(fā)揮促進(jìn)體細胞重編程為誘導多能干細胞的作用。在此過(guò)程中，CTCF具有同時(shí)抑制體細胞相關(guān)基因表達和促進(jìn)多能性基因網(wǎng)絡(luò )激活的雙重功能。機制分析發(fā)現CTCF不僅通過(guò)發(fā)揮染色質(zhì)絕緣功能抑制體細胞相關(guān)基因的表達，而且發(fā)現CTCF具有維持多能性基因染色質(zhì)開(kāi)放的作用，CTCF還結合在部分多能性基因啟動(dòng)子區，促進(jìn)這些多能性基因增強子（Enhancer）和啟動(dòng)子（Promoter）之間的相互作用（EP互作）。此外，該研究還揭示CTCF與染色質(zhì)重塑因子SMARCA5形成蛋白復合物，有助于維持多能性基因的染色質(zhì)開(kāi)放和多能性轉錄因子的結合，促進(jìn)多能性基因網(wǎng)絡(luò )的激活。  

　　該研究揭示了在體細胞重編程為誘導多能干細胞過(guò)程中，CTCF發(fā)揮了介導染色質(zhì)絕緣和染色質(zhì)重塑的協(xié)同調控作用。這一研究成果進(jìn)一步完善了CTCF的生物學(xué)功能，并為后續研究細胞命運決定的調控機理提供了新思路。 

　　姚紅杰研究員和付向東教授為文章的共同通訊作者。姚紅杰研究員課題組的宋亞威博士、博士研究生章杰、副研究員胡功成博士以及加州大學(xué)圣地亞哥分校付向東教授課題組的博士后梁征宇博士為該文章的并列第一作者。宋亞威博士和博士生章杰主要完成實(shí)驗部分，梁征宇博士和胡功成博士主要完成生物信息分析部分。該研究工作得到國家杰出青年科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金聯(lián)合基金重點(diǎn)項目和中國科學(xué)院戰略性先導科技專(zhuān)項等項目的資助。 

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　　本研究的模式圖