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为探究 hnRNPK 相分离（LLPS）在哺乳动物剂量补偿中的作用，研究人员开展了 X 染色体失活（XCI）相关研究。结果发现 hnRNPK 的 LLPS 促进 Xist 扩散和沉默因子招募。该研究整合多学科证据，为理解 XCI 机制及拓展相分离研究意义重大。
在神秘的生命遗传密码世界里，有一个现象一直让科学家们着迷又困惑：在哺乳动物中，雌性拥有两条 X 染色体（XX），雄性只有一条 X 染色体（XY），但为何两者细胞中 X 染色体上基因的表达量却能保持平衡呢？这背后的 “功臣” 就是 X 染色体失活（X chromosome inactivation，XCI）机制。它就像一位 “基因调控大师”，让雌性细胞中的两条 X 染色体其中一条 “安静下来”，从而实现剂量补偿 。
XCI 的启动离不开 X 失活特异性转录本（X-inactive specific transcript，Xist），这是一种非编码 RNA，它从失活的 X 染色体（Xi）上表达并扩散开来，在这个过程中招募染色质修饰复合物，进而启动基因沉默。然而，Xist 究竟是如何从转录位点扩散到整个 Xi 染色体的，一直是科学界悬而未决的谜题，这也促使科学家们不断探索，试图揭开这个神秘过程的面纱。
来自瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）的研究人员勇挑难题，深入探究这一复杂的生命现象。他们以 hnRNPK 相分离（liquid-liquid phase separation，LLPS）为切入点，展开了一系列研究。最终发现，hnRNPK 的 LLPS 在促进 Xist 扩散以及招募沉默因子到 Xi 染色体的过程中发挥着关键作用，这一成果为理解 XCI 机制提供了新的视角，相关论文发表在《Cell Research》杂志上。
研究人员在开展研究时，综合运用了多种关键技术方法。他们通过体外实验，观察 hnRNPK 凝聚物与 Xist RNA 的相互作用；利用突变体研究技术，构建了 6A hnRNPK 突变体，探究其对 Xist 扩散的影响；还结合细胞生物学实验，分析不同条件下 Xist 在细胞内的定位和基因沉默效果，从而深入剖析整个分子机制。
下面来详细看看研究结果：
hnRNPK 相分离促进 Xist 相关分子相互作用
研究发现，hnRNPK 凝聚物可以通过其 RGG 结构域与 Xist 的重复 B（RepB）基序相互作用，将 Xist RNA 内化，进而促进 LLPS。这些 hnRNPK - RepB 凝聚物还能进一步招募关键的 XCI 因子，如 YY1、RING1B、SPEN 和 SMCHD1 等。这些因子都含有内在无序区域（intrinsically disordered region，IDR），这表明 hnRNPK - RepB 凝聚物可能为 Xist 与沉默因子之间的相互作用提供了特殊的微环境，增强了它们之间的联系。
Xist 影响 hnRNPK 凝聚物的物理性质
在体外实验中，研究人员发现 Xist 能够改变 hnRNPK 液滴的可变形性、粘附性和润湿性。通过研究 hnRNPK 凝聚物在有无 RepB 包被的玻璃表面的润湿性，发现其在 RepB 包被的玻片上接触面积增加，这种粘附力可能为 Xist 的扩散提供了潜在的生物物理机制。不过，这种体外观察结果在细胞内的适用性仍有待进一步研究，毕竟细胞内凝聚物含有的分子数量可能较少。
hnRNPK 相分离对 Xist 扩散至关重要
研究人员利用 6A hnRNPK 突变体进行研究，该突变体虽保留了 Xist RNA 结合能力，但丧失了 LLPS 特性。实验结果显示，该突变体无法支持 Xist 的正常扩散，这充分表明 hnRNPK 发生 LLPS 的能力对 Xist 的润湿性及扩散至关重要。同时，研究还发现只有野生型的 RepB 能支持 hnRNPK LLPS 的润湿性，而突变型则不能，这进一步证实了 hnRNPK LLPS 与 Xist 之间联系的特异性。
Xist 突变对其扩散及相关修饰的影响
研究观察到，缺失重复 B 和 C 的 Xist 突变体仍能形成簇，且这些突变体仍能抑制 X 连锁基因，说明 Xist 能定位到 Xi 染色体上。但 Xist 重复 B 和 hnRNPK 的突变虽未消除 Xist 簇，却存在更微妙的扩散缺陷。有研究表明，Xist 重复 B 和 C 的突变可能不会影响 X 连锁基因沉默，但会导致 Polycomb 相关组蛋白修饰的缺失，这意味着 Xist 聚类并不等同于有效扩散，hnRNPK 的作用可能不仅是将 Xist 附着到 Xi 上，还涉及塑造 Xist 的分布。
研究结论表明，hnRNPK 的 LLPS 在 Xist 扩散和沉默因子招募过程中起着关键作用，这一发现为 XCI 机制的研究提供了新的重要线索。同时，该研究将细胞生物学、遗传学证据与生物化学和生物物理学测量结果整合为一个连贯的机制模型，为理解染色质调控提供了新的思路，也为生物物理学在该领域的拓展开辟了新方向。不过，目前仍有一些问题需要进一步探索，比如体外实验结果如何更好地转化到细胞内环境，以及 hnRNPK 在特定细胞类型中对 Xist 簇形成的必要性等。但无论如何，这项研究都为后续深入探究 XCI 机制奠定了坚实基础，有望推动生命科学领域在基因调控机制方面取得更多突破。
