综述:SWI/SNF - 转录因子相互作用:解锁基因调控与疾病奥秘的关键

【字体: 时间:2025年03月12日 来源:Cellular & Molecular Biology Letters 9.2

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  为探究 SWI/SNF 染色质重塑复合物(CRCs)与转录因子(TFs)相互作用,研究人员以人和拟南芥为对象,发现其在多过程中起关键作用,为疾病研究和治疗提供方向。

  在微观的细胞世界里,基因表达就像一场精密的交响乐演奏,不同的基因在不同的时间、不同的细胞中奏响,共同维持着生命的正常运转。然而,这场演奏的调控机制极为复杂,其中转录因子(TFs)和染色质重塑复合物起着至关重要的作用。ATP 依赖的开关 / 蔗糖非发酵型染色质重塑复合物(SWI/SNF CRCs)能够改变染色质结构,控制基因组 DNA 对转录因子等调节蛋白的可及性。但目前对于 SWI/SNF CRCs 与 TFs 之间的相互作用,以及这种相互作用如何影响基因表达和各种生物过程,仍存在许多未知。
为了深入探索这些奥秘,来自波兰科学院生物化学和生物物理研究所、玛丽亚?居里国家肿瘤研究所等机构的研究人员开展了相关研究。他们以人类和拟南芥为研究对象,对 SWI/SNF CRCs 与 TFs 之间的相互作用进行了全面而深入的研究。研究成果发表在《Cellular & Molecular Biology Letters》杂志上。

在研究过程中,研究人员主要运用了数据库搜索、酵母双杂交等技术。通过搜索 BIOGRID、ENCODE 等数据库,分析相关数据,探究 SWI/SNF CRCs 与 TFs 的相互作用及在各类生物过程中的作用;利用酵母双杂交技术,在拟南芥中筛选与 SWI/SNF CRCs 相互作用的 TFs。

研究人员首先介绍了 SWI/SNF CRCs 的基本信息,其分为四个亚家族,其中 SWI/SNF 亚家族通过移动或排出核小体来局部打开染色质结构。在人类中存在经典(cBAF)、多溴(pBAF)和非经典(ncBAF)三种主要亚型,拟南芥中有与之功能对应的 SYD 相关 SWI/SNF(SAS)、MINU 相关 SWI/SNF(MAS)和 BRAHMA(BRM)相关 SWI/SNF(BAS)。接着,研究发现 SWI/SNF CRCs 与 TFs 的相互作用机制多样。先锋转录因子(PTFs)可与 DNA 结合并招募 SWI/SNF CRCs,二者相互作用后,PTFs 可能被 SWI/SNF 复合物从染色质上置换下来,也可能共同增加染色质可及性;SWI/SNF CRCs 还能主动招募 TFs,TFs 的活性也会受其相互作用的辅因子调节。不同亚型的 SWI/SNF 在增强子、启动子和基因体上具有不同的定位特征,这为其与 TFs 及其他染色质调节因子的相互作用提供了特异性。

随后,研究人员发现 SWI/SNF-TF 相互作用在多种调控过程中发挥关键作用。在发育和分化方面,人类 SWI/SNF CRCs 亚基的突变会导致多种综合征和肿瘤,而拟南芥中 SWI/SNF CRCs 亚基的失活会导致发育早期致死或出现多种发育异常,且二者在这一过程中均存在 SWI/SNF CRCs 与 TFs 的相互作用,如人类的 RUNX1 与 SWI/SNF CRCs 相互作用参与髓系分化,拟南芥的 BRM 和 SYD 与 MONOPTEROS(MP)转录因子相互作用影响花序发育。在细胞周期调控中,SWI/SNF CRCs 与细胞分裂相关的 TFs 和辅抑制因子相互作用,参与调控细胞周期相关基因的表达,人类和拟南芥在这方面存在很强的进化保守性。在激素信号传导中,SWI/SNF CRCs 与激素受体及相关 TFs 相互作用,参与多种激素信号通路的调控,在人类和拟南芥中均有体现。此外,二者的相互作用还参与代谢过程、DNA 损伤修复、植物特异性反应过程、细胞迁移 / 粘附和致癌等多个过程。

在研究结论与讨论部分,研究表明 SWI/SNF CRCs 与 TFs 之间的相互作用广泛且复杂,对基因表达调控和多种生物过程至关重要。这些相互作用的失调与多种疾病的发生发展密切相关,包括癌症、先天性疾病等。深入研究二者的相互作用机制,有助于揭示基因表达调控的奥秘,为理解疾病的发病机制提供理论依据,还能为开发新型治疗策略提供潜在靶点。目前对 TF-SWI/SNF 相互作用的研究仍存在局限,未来应进一步研究特定亚基的相互作用、探索其在其他生物过程中的作用,并验证高通量研究中发现的机制,这将为生命科学和医学领域的发展带来新的突破。

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