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利用光誘導凝聚體施加毛細力實(shí)現精準定位，揭示染色質(zhì)的黏彈性異質(zhì)性
來(lái)源： 吳其樂(lè ) 北京生物結構前沿研究中心 瀏覽 961 次 發(fā)布時(shí)間:2024-10-09
生物分子凝聚體是活細胞中通過(guò)液-液相分離和相關(guān)的相變形成的無(wú)膜組裝體。在細胞核內，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(guò)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(méi)有統一的模型來(lái)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構形成的界面產(chǎn)生的界面張力在細胞內可能發(fā)揮類(lèi)似分子馬達的作用1，但目前尚無(wú)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(kāi)發(fā)出了VECTOR（ViscoElastic Chromatin Tethering and Organization）系統，該系統利用光誘導的凝聚體施加毛細力，實(shí)現染色質(zhì)位點(diǎn)的快速、精確重新定位，并通過(guò)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2作為“凝聚體模塊”（創(chuàng )造凝聚體的結構），它由一個(gè)iLID-GFP-Ferritin 24聚體“核心（core）”和一個(gè)帶有SspB標記的固有無(wú)序區(IDR)組成。在488nm光照下，iLID與SspB相互作用，在每個(gè)核心上添加多個(gè)IDR，并觸發(fā)細胞內的相分離。通過(guò)將相同的IDR（例如FUSN）與一種結合特定染色質(zhì)位點(diǎn)的錨定蛋白（結合重復端粒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(diǎn)之間相互作用的結構），來(lái)促進(jìn)兩個(gè)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(diǎn)的光誘導系統
通過(guò)局部藍光激活，凝聚體可以在標記的位點(diǎn)上被誘導形成。在持續光激活下，錨定到兩個(gè)相鄰染色質(zhì)位點(diǎn)的凝聚體會(huì )生長(cháng)并融合為一個(gè)，并與目標位點(diǎn)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(diǎn)重新定位（圖1A）。這種方法能使端粒成功地在多個(gè)微米的核空間內重新定位。然而，如果位點(diǎn)之間的距離超過(guò)2