中國科學技術大學生命科學與醫學部教授瞿昆課題組和合肥微尺度物質科學國家研究中心特任研究員王志凱團隊合作，揭示了細胞有絲分裂期轉錄調控動態機制。相關成果日前果發表于《科學進展》。
細胞在進入有絲分裂時，通常伴隨著染色質的逐漸固縮和基因轉錄的顯著減少，而當細胞退出有絲分裂時，子細胞的染色質狀態和基因轉錄又逐漸被重新激活。在整個過程中，細胞的染色質狀態是如何動態變化的，又存在什么樣的關鍵轉錄調控，探究這些問題對于理解有絲分裂期“轉錄記憶”的傳遞具有重要意義。
在該研究中，團隊繪制了來自有絲分裂不同時期的6538個L02胎肝細胞的高質量染色質可及性圖譜，并通過假時間軌跡、多組學整合、原位成像、轉錄因子擾動等干濕結合的分析策略系統性探究了有絲分裂期染色質狀態和轉錄調控的動態變化。
該研究首先通過假時間軌跡分析構建了有絲分裂時間軸，發現染色質可及性在細胞進入有絲分裂期后持續降低并在中期之后開始增加。基于該首次描繪的有絲分裂期染色質狀態動態變化圖譜，研究人員發現7%的染色質區域在該過程中始終保持活躍狀態，并將其定義為書簽區域。進一步分析發現，書簽區域是多種細胞類型共有的表觀遺傳特征，其主要位于基因啟動子區域，并且染色質狀態的活躍程度與基因激活速率顯著正相關，這些結果決定了管家基因在有絲分裂后的首先被激活。
接下來，該研究發現靶向書簽區域的轉錄因子比細胞類型特異性轉錄因子更早地結合染色質，這種轉錄因子與染色質的動態相互作用決定了基因重激活的動態過程。
基于此，研究人員揭示了核轉錄因子NF-YA是書簽區域中最富集且最先結合染色質的關鍵轉錄因子，并通過干擾實驗證明了NF-YA對于細胞退出有絲分裂后染色質狀態和基因轉錄重新激活的決定性作用。
總的來講，該研究揭示了有絲分裂期細胞染色質可及性先減少后增加的動態變化和作為“轉錄記憶”載體始終活躍的染色質可及區域，發現了大規模轉錄因子與染色質的動態相互作用過程，從中鑒定了新的調控基因重激活的轉錄因子NF-YA，從而構建整個有絲分裂期轉錄調控網絡的動態演變過程。
相關論文信息：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36696508/
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