Mol Cell：报道TFp300共凝集调控基因转录暴发能源学

p300和它的同源基因CREB-binding protein（CBP）是转录调控进程中发扬紧张作用的转录共激活因子【1】。p300/CBP的渐变或许染色体易位会惹起基因表白错乱和疾病的产生【2】。古人的研讨成果标明，p300/CBP至多通过两种方式来调控基因转录【3】。一方面，p300/CBP可以作为桥梁/支架来调控转录因子（TF）和其它转录相关卵白的互相作用，进步转录的协异性而且稳定转录复合物。另一方面，p300/CBP是一个乙酰化酶，可以对包含组卵白在内的多种卵白进行乙酰化修饰，然则它发扬功效依赖于临近的p300/CBP分子对其乙酰化从而完成反式激活【4】。一些研讨的成果也标明，p300/CBP调控基因激活可以不依赖于其催化活性【5】。那么p300/CBP的这两种功效在细胞内是若何与特定的TF一路协同起来调控上游基因转录呢？

北京年夜学前沿穿插学科研讨院定量生物学中间、北年夜-清华性命迷信结合中间林一瀚课题组在Molecular Cell在线颁发题为“Co-condensation between transcription factor and coactivator p300 modulates transcriptional bursting kinetics”的文章。基于合成生物学、单细胞定量成像等伎俩，该研讨的成果标明，p300可以通过其无序序列（IDR）与部门转录因子的反式激活域（TAD）互相作用，造成动静的凑集体来协调上述两种功效。TF/p300的共凝集使p300在细胞内局部凑集，匆匆进其反式激活反馈，完成对p300催化活性的空间特异的激活，进而协助包含Brd4在内的上游共激活因子的招募。在目的基因调控层面，TF/p300的共凝集可以影响目的基因转录的肇端速率、转录暴发的继续光阴等定量参数，完成非线性的激活相应。据此，该文提出了一种基于TF/p300共凝集的基因调控形式，为懂得细胞若何完成时空特异的基因激活提供了新见解。

研讨职员起首在mESC、U2OS和SK-N-AS等细胞系中应用活细胞成像或许免疫荧光成像等伎俩察看到了p300凑集体的存在，而且发现凑集体的数目遭到细胞周期及细胞年夜小影响，并与特定转录因子存在刺激依赖的共定位征象。基于“optoDroplet”试验的思绪【6】，研讨职员发现蓝光诱导转录因子TAD自凑集可以招募p300并造成共凝集物。通过进一步定量阐发，研讨职员发现分歧的TAD与p300造成共凝集物的才能差别较年夜，例如p65TAD的才能年夜于TAD。过表白p300可以匆匆进光诱导凝集物的造成，并进步凝集物的稳定性。此外，人造二聚化的转录因子rTetR或许转录因子的多聚化构造域（如p53的四聚化构造域，TD）均可匆匆使TAD与p300造成共凝集物。p300有约60%的无序序列，通过对p300的分歧片断进行阐发，研讨职员发现其NTR1（氨基酸1-566）和CTR（氨基酸1856-2414）在p300造成凝集物以及与TAD造成共凝集物的进程中发扬次要作用。CTR富含谷氨酰胺（~20%），将其渐变成丙氨酸后可以减弱其造成凝集物的才能。

进一步的数据显示，TF/p300的共凝集匆匆进了p300的自激活（p300 K1499ac），且因为p300含有Bromo构造域（可以辨认乙酰化的赖氨酸），是以猜想p300自激活能够提供了基于乙酰化赖氨酸的招募p300的才能，造成潜在的正反应机制来匆匆进凑集体的成长。为了验证此假说，研讨职员应用p300酶活性克制剂A-485处置细胞，发现较年夜的TF/p300凑集体很快被解聚成小的凑集体。尽管该征象契合上述假说，调控该凑集体的成长调控机制仍必要进一步探讨。更多的活细胞成像数据暗示，TF/p300的共凝集让p300以相似“all-or-none”的方式在空间地位上被激活，进而催化乙酰化修饰、招募Brd4，该招募强度与TF/p300造成共凝集物的才能正相关。

为了探求共凝集征象的基因调控功效，研讨职员起首在瞬转系统中应用及时转录申报体系展现TF/p300共凝集物能以时空特同性的方式激活基因转录（图1），然后构建了稳定整合有十余个能同时申报转录和卵白表白的基因位点的，并在该直达入多种TF用于阐发。通过比拟rTetR-p65TAD和rTetR-p53TAD调控的上游基因表白的差别，研讨职员发现TF与p300造成共凝集的才能能够与上游基因激活的强度以及与相应曲线的非线性相关。为了验证这一假说，研讨职员测验考试去调控p53TAD与p300造成共凝集物的才能，构建了rTetR-p53TAD-p300CTR，rTetR-p53TAD-p300CTR（Q2A），rTetR-TD-p53TAD等合成转录因子。对这些TF介导的目的基因激活进行定量阐发的成果支持上述假说，但比拟乏味的是，四聚化构造域虽能进步目的卵白表白程度，对相应曲线的非线性却没有加强。通过定量活细胞及时转录成像，研讨职员发现TF/p300共凝集调控了转录暴发的肇端速率，继续光阴和激活的基因个数等参数，一定水平上解释了在目的卵白层面上所察看到的征象。基于古人高通量数据的阐发成果进一步支持了上述成像数据所察看到的征象。