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利用光誘導凝聚體施加毛細力實現(xiàn)精準定位，揭示染色質(zhì)的黏彈性異質(zhì)性
來源： 吳其樂 北京生物結(jié)構(gòu)前沿研究中心 瀏覽 881 次 發(fā)布時間:2024-10-09
生物分子凝聚體是活細胞中通過液-液相分離和相關(guān)的相變形成的無膜組裝體。在細胞核內(nèi)，染色質(zhì)相關(guān)的凝聚體參與核功能的發(fā)揮，染色質(zhì)相互作用凝聚體的異常與疾病相關(guān)。
染色質(zhì)相關(guān)的凝聚體通過與黏彈性環(huán)境（如細胞骨架和染色質(zhì)）的相互作用影響其形成和功能，但目前沒有統(tǒng)一的模型來描述染色質(zhì)的材料狀態(tài)，且缺乏直接測量力響應的技術(shù)。由凝聚體與其他細胞結(jié)構(gòu)形成的界面產(chǎn)生的界面張力在細胞內(nèi)可能發(fā)揮類似分子馬達的作用1，但目前尚無有效方法在活細胞中量化和控制這種力，這限制了我們理解基因組組織和功能的能力。
近日，Clifford P.Brangwynne研究組開發(fā)出了VECTOR（ViscoElastic Chromatin Tethering and Organization）系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用光誘導的凝聚體施加毛細力，實現(xiàn)染色質(zhì)位點的快速、精確重新定位，并通過分析模擬揭示染色質(zhì)的黏彈性異質(zhì)性。VECTOR還展示了在高通量重新定位和多種基因組序列操控中的廣泛應用潛力。
研究者在U2OS細胞中使用了雙組份Corelet系統(tǒng)2作為“凝聚體模塊”（創(chuàng)造凝聚體的結(jié)構(gòu)），它由一個iLID-GFP-Ferritin 24聚體“核心（core）”和一個帶有SspB標記的固有無序區(qū)(IDR)組成。在488nm光照下，iLID與SspB相互作用，在每個核心上添加多個IDR，并觸發(fā)細胞內(nèi)的相分離。通過將相同的IDR（例如FUSN）與一種結(jié)合特定染色質(zhì)位點的錨定蛋白（結(jié)合重復端粒TTAGGG序列的TRF1蛋白）作為“黏附模塊”（創(chuàng)造凝聚體與染色質(zhì)位點之間相互作用的結(jié)構(gòu)），來促進兩個模塊之間的相互作用（圖1A和1B）。
圖1.用于快速、精確地重新定位染色體位點的光誘導系統(tǒng)
通過局部藍光激活，凝聚體可以在標記的位點上被誘導形成。在持續(xù)光激活下，錨定到兩個相鄰染色質(zhì)位點的凝聚體會生長并融合為一個，并與目標位點保持關(guān)聯(lián)。在去激活后，凝聚體收縮產(chǎn)生拉力，導致這些位點重新定位（圖1A）。這種方法能使端粒成功地在多個微米的核空間內(nèi)重新定位。然而，如果位點之間的距離超過2