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染色质结构调控影响基因的转录活性和表达水平2024-05-24 09:56:58

如果这种机械拉伸持续数小时,细胞会垂直于拉伸方向排列,从而将细胞核的应变降至最低,使细胞恢复稳态。有趣的是,如果拉伸是双轴的,细胞无法重新排列以降低应变,则H3K9me3水平降低,但另一种异染色质标记物H3K27me3代偿增加。从细胞粘附处传递到细胞核的机械力已被证明可在施力后数秒内立即导致染色质拉伸,而当这一机械力持续施加1hr后,染色质拉伸与机械敏感基因表达的激活相关。

作用在染色质上的力学刺激如何实现只激活某些特定基因的表达,这仍是一个未解决的关键问题,而核骨架蛋白与染色质互作调控的基因在细胞核内定位可能起到重要作用。例如,表皮分化复合体基因簇在未分化的表皮干细胞中没有活性,此时基因座靠近核纤层的位置;在干细胞分化过程中,该基因座被证明更集中于细胞核内部,并激活相关基因表达。通过LINC复合体对核纤层施加张力,对维持染色质的压实和相关基因的沉默至关重要。在小鼠中,LINC复合体中SUN蛋白的缺失导致的细胞核的张力降低,增加了染色质的可及性引起表皮干细胞提前终末分化。此外,核骨架蛋白参与的细胞核刚度可能在应变引起的细胞特异性异染色质变化中发挥作用。例如,人肿瘤细胞系的LaminA含量较低,因此核硬度和核膜张力也较低,它们对力诱导的异染色质标记分子H3K9me3消耗具有耐受性。
 
核内actin参与的染色质结构调控也影响基因的转录活性和表达水平。核内actin可能通过多种途径调控基因表达:a.核内actin存在于染色质重构复合物中;b.核内 actin与三种RNA聚合酶都有相互作用且影响 RNA 聚合酶的转录活性;c.核内actin调控转录辅助因子MAL的活性;d.核内actin影响长程染色质组织结构和DNA损伤修复。
 
出自《细胞核生物力学研究进展》作者:刘中乾 齐颖新.