动态PRC1-CBX8复合体通过多孔染色质凝聚体结构维持染色质可及性新机制

本研究揭示了PRC1-CBX8复合体通过动态多价相互作用稳定染色质凝聚体多孔结构的重要机制。研究人员运用冷冻电子断层扫描技术解析了PRC1C8诱导的染色质三维结构，发现其形成具有渗透性的网状结构而非传统认知的致密压缩态。通过结合单分子成像和细胞实验证实，这种独特结构允许大分子（≤600 kDa）自由扩散，挑战了"染色质紧密压缩导致转录抑制"的经典理论，为理解多梳蛋白介导的表观遗传调控提供了全新框架。

　　

在细胞核这个微观宇宙中，染色质的空间组织如同精密编排的舞蹈，直接影响基因的表达调控。传统观点认为，多梳抑制复合体1（PRC1）通过压缩染色质形成致密结构来抑制基因表达，但这种机械压缩模型始终存在解释缺口——为何在看似"封闭"的染色质区域仍能检测到部分转录因子活动？这个矛盾提示我们可能忽略了染色质高级结构的动态本质。

澳大利亚莫纳什大学领衔的国际研究团队在《Nature Structural & Molecular Biology》发表重要成果。研究人员采用冷冻电子断层扫描（cryo-ET）技术，首次解析了PRC1^C8（含CBX8亚型的PRC1复合体）诱导的染色质三维结构，意外发现其形成具有渗透性的网状结构。这种"多孔城堡"般的构象允许蛋白质自由穿梭，彻底改变了我们对多梳蛋白作用机制的理解。

研究主要采用四项关键技术：冷冻电子断层扫描技术解析纳米级三维结构；荧光漂白恢复技术（FRAP）分析分子动态；交叉质谱（XL-MS）鉴定蛋白互作网络；以及ATAC-seq（转座酶可及染色质测序）评估细胞染色质可及性。实验系统包含体外重构的染色质体系和分化的小鼠胚胎干细胞。

【PRC1-染色质凝聚体具有多孔且可及的结构】
通过冷冻电镜断层扫描技术，研究人员发现PRC1^C8诱导的染色质凝聚体呈现疏松的网状结构，相邻核小体平均间距仅10.9 nm。溶剂可及性分析显示该结构允许半径达8 nm（约600 kDa）的大分子自由穿透，这解释了为何Tn5转座酶（4.6 nm半径）能在细胞实验中接触CBX8结合的染色质区域。

【PRC1^C8在凝聚体内保持动态而染色质静态】
荧光漂白实验揭示惊人现象：GFP标记的PRC1^C8在凝聚体内半衰期仅71秒，而染色质骨架保持静态。这种"流动的守卫者"模式暗示PRC1通过瞬时多价相互作用维持结构稳定，而非永久性交联。

【多价相互作用驱动相分离】
交叉质谱鉴定出CBX8通过三个界面结合染色质：其色域（chromodomain）结合H3组蛋白尾；内部无序区（IDR）带正电荷残基中和DNA负电荷；RING1B-BMI1二聚体锚定核小体酸性区。其中IDR区的21个正电荷残基突变（KR21A）会显著破坏相分离能力。

【细胞中CBX8结合区域保持可及性】
在小鼠胚胎干细胞分化模型中，ATAC-seq显示CBX8结合的染色质区域与转座酶可及峰高度重叠。基因敲除实验证实这种可及性不依赖CBX8存在，而TetR-CBX8报告系统证明其招募并不改变局部染色质可及性。

这项研究颠覆性地提出：PRC1通过"选择性渗透屏障"而非绝对封闭来调控基因表达。其意义在于：（1）解释了为何多梳抑制域仍能检测到部分转录活动；（2）提出分子尺寸可能是基因调控新维度——大型转录机器（如>1 MDa的介导复合体）可能被选择性排除；（3）为开发靶向染色质结构的表观遗传药物提供新思路。Michael Uckelmann和Vita Levina等研究者描绘的这幅"多孔城堡"图景，将成为染色质结构研究的新范式。