TAF4A通过调控NSL复合物维持肌肉干细胞基因组稳定性与静止状态的新机制

本研究揭示了转录辅助因子TAF4A通过与NF-Y形成复合物，直接调控NSL复合物关键组分KANSL2的表达，从而维持核纤层蛋白乙酰化水平和核膜稳定性。该机制对防止肌肉干细胞异染色质丢失、基因组不稳定和静息状态丧失至关重要，为干细胞衰老和肌肉再生障碍提供了新的治疗靶点。

　　

在成体干细胞研究领域，维持细胞静息状态和基因组稳定性是确保组织再生能力的关键。骨骼肌干细胞（MuSCs）作为肌肉再生的核心力量，其静息状态的维持依赖于异染色质的稳定形成。然而，关于如何调控异染色质相关表观遗传修饰因子在特定细胞类型中的表达，科学界仍知之甚少。核纤层作为核内膜下方的蛋白质网络结构，不仅为细胞核提供机械稳定性，更是染色质和转录因子的锚定位点，参与构成性异染色质和兼性异染色质的空间组织。已有研究表明，核纤层蛋白A/C（lamin A/C）的非特异性致死（NSL）复合物介导的乙酰化修饰对维持核结构和基因组稳定性至关重要，但该复合物组分的表达调控机制尚不明确。

针对这一科学问题，马克斯·普朗克心肺研究所的Angelina M. Georgieva等研究人员在《Nature Communications》上发表了重要研究成果。他们发现主要作为TFIID复合物亚基的转录辅助因子TAF4A，在肌肉干细胞中与异源三聚体转录因子NF-Y形成复合物，特异性调控NSL复合物关键基因Kansl2的表达。该调控机制的破坏会导致核纤层蛋白乙酰化水平降低、核硬度下降、核结构异常和严重基因组不稳定性，最终引发肌肉干细胞静息状态丧失、增殖受损和干细胞库耗竭。

研究人员综合运用了条件性基因敲除小鼠模型（Pax7CRE^ERT/Taf4a^flox/flox）、RNA测序、CUT&RUN染色质分析、原子力显微镜核硬度检测、免疫共沉淀和肌肉损伤再生模型等关键技术方法，其中肌肉干细胞样本来源于Pax7zsgreen报告小鼠的FACS分选细胞。

Inactivation of Taf4a depletes heterochromatin in adult MuSCs and induces premature activation

通过电子显微镜和组蛋白修饰分析发现，Taf4a缺失导致肌肉干细胞异染色质含量显著减少，H3K9me3、H4K20me3和H3K27me3水平降低。同时，激活标志物MyoD表达上升而静息标志物CalcR表达下降，RNA测序显示静息相关基因下调，证明Taf4a缺失引发干细胞提前激活。

Deregulation of epigenetic modifiers in Taf4aMuSCs mainly occurs independent of premature MuSC activation

比较转录组分析揭示，Taf4a缺失导致的表观遗传修饰因子表达变化多数独立于干细胞激活过程。21个表观遗传修饰因子（包括NSL复合物成员Mcrs1和Kansl2）的表达下调提示其可能为TAF4A直接靶标。

TAF4A forms a complex with NF-Y to regulate Kansl2, a key component of the NSL complex

CUT&RUN实验发现TAF4A与NF-YA共同结合于Kansl2启动子区域。免疫共沉淀证实TAF4A与NF-YA/NF-YB在体内形成复合物，且77.35%的TAF4A结合位点与NF-YA重叠，表明二者协同调控靶基因表达。

KANSL2 controls genes involved in chromatin organization of MuSCs

KANSL2作为NSL复合物核心组分，其表达受TAF4A-NF-Y直接调控。Taf4a缺失导致KANSL2表达下降，H4K16ac水平降低，且KANSL2结合于7500多个基因区域，其中45%与Taf4a缺失后的差异表达基因重叠，说明NSL复合物功能紊乱是表观遗传失调的主要原因。

The TAF4A-NFY-NSL axis safeguards genomic stability of MuSCs

机制研究表明，TAF4A缺失通过降低KANSL2表达导致lamin A/C乙酰化减少、磷酸化增加，核硬度显著下降，引发核膜 blebbing 和微核形成。基因组不稳定表现为γH2A.X焦点增多，而过表达KANSL2可逆转这些异常表型。

Inactivation of Taf4a abrogates muscle regeneration

功能实验证实Taf4a缺失导致肌肉干细胞增殖能力下降、凋亡增加（TUNEL和p53表达上升），干细胞库严重耗竭。心脏毒素诱导的肌肉再生模型中，突变体小鼠表现为再生失败、纤维化增加和质量恢复受损。

本研究最终得出结论：TAF4A通过与NF-Y转录因子复合物相互作用，直接调控Kansl2表达，从而维持NSL复合物介导的核纤层蛋白乙酰化修饰和核结构稳定性。该机制对保障肌肉干细胞异染色质形成、基因组稳定性和静息状态维持具有决定性作用，不仅为理解干细胞衰老提供了新视角，也为治疗肌肉再生障碍和相关退行性疾病提供了潜在靶点。特别值得注意的是，人类TAF4A突变引起的神经发育障碍（T4NDD）可能同时伴有肌肉功能缺陷，这为临床综合治疗策略的开发提供了重要理论依据。