撰文 | 格格

生物分子相分離現象在細胞功能組織中扮演著至關重要的角色，其中多梳蛋白家族成員在染色質組織和基因調控中發揮著關鍵作用。多梳蛋白家族通過形成名為“ PcG 體”的核內聚集體來執行這些功能， 其中 Polyhomeotic （Ph） 和 PHC3 是 PRC1 染色質調控復合物的關鍵成員。它們通過催化組蛋白修飾來調節染色質結構，并形成核內聚集體，稱為 “ PcG 體 ”【1-3】。 Ph 蛋白包含三個保守結構域： HD1 、 FCS 和 SAM 。 SAM 聚合域介導 Ph 蛋白的頭部 - 尾部聚合，而連接器序列則連接 SAM 和 FCS 結構域【4，5】。果蠅 Ph 和人類 PHC3 之間的連接器序列差異很大，這可能導致它們在相分離和聚合方面的功能不同。

近日，來自 加拿大 蒙特利爾臨床研究研究所 的Nicole J. Francis研究團隊 和美國德克薩斯州農工大學的JeetainMittal研究團隊合作 在Molecular Cell雜志發表題為A disordered linker in thePolycombproteinPolyhomeotictunes phaseseparation and oligomerization的研究論文， 該研究旨在探究一個無序連接器如何通過調節聚合SAM結構域來影響多梳蛋白Ph的相分離，并比較果蠅和人類Ph變體之間的差異。

首先， 研究 人員 將果蠅 Ph 的連接器 （ PhL ） 替換為人類 PHC3 的連接器 （ PHC3L ） ，構建了 mini-PhPHC3L 融合蛋白。 結果顯示， 與野生型 mini-Ph 相比， mini-PhPHC3L 在較低蛋白質濃度下即可與 DNA 發生相分離，形成較小的聚集體。在低鹽濃度下， mini-PhPHC3L 在無 DNA 存在的情況下即可形成較小的聚集體，表明 PHC3L 可以促進 DNA 非依賴性的相分離。這些結果與分子動力學模擬預測的結果一致，即 PHC3L 與 SAM 的相互作用比 PhL 更強，從而增強了相分離的傾向。

研究人員進行了 分子動力學模擬 ，結果 顯示， PHC3L 與 SAM 的相互作用比 PhL 更廣泛， PHC3L 的堿性殘基與 SAM 上的酸性殘基 （ D1516/D1517 和 D1533/D1534 ） 形成較強的相互作用。 PHC3L 連接器與 SAM 的相互作用導致連接器更緊湊，進而增強了相分離的傾向。此外，模擬還顯示，人類連接器（PHC2L和PHC3L）與自身連接器的相互作用比果蠅連接器更強，這與實驗結果一致，即人類連接器形成的聚集體更大。

為了驗證模擬結果，研究 人員 設計了一系列突變，將 SAM 表面上的酸性殘基突變為其對應的基本殘基，以創造與 PhL 相互作用的互補基團。這些突變增強了 PhL 與 SAM 之間的相 互作用，并使 PhL -SAM 聚集物的形成類似 PHC3L-SAM 。蛋白質沉降分析表明，這些突變導致了不均勻的聚合，與模擬結果一致。此外， mini- Ph SAMsurf 在存在 DNA 時與 mini-Ph 相同，但在無 DNA 時也能發生相分離，表明連接器 -SAM 相互作用增強了相分離。 此外，研究人員在 引入 SAM 聚合破壞突變 （ EH ） 后， mini-Ph PHC3L-EH 和 mini- Ph SAMsurf -EH 在存在 DNA 時仍然能夠形成聚集體，表明連接器 -SAM 相互作用與 SAM 聚合獨立。 FRAP 分析表明， PHC3L 和 SAMsurf 都降低了聚集體內部的蛋白質動態性，而 EH 突變則使 mini-Ph PHC3L 的蛋白質動態性增加，這與 SAM 聚合破壞導致蛋白質動態性增加的觀察結果一致。

最后，研究人員發現，在果蠅和人類細胞中，PHC3L和PhL+SAMsurf都在較低蛋白質濃度下形成聚集體，并影響聚集體的大小。在果蠅細胞中，PHC3L和SAMsurf使細胞核變小，并抑制果蠅成蟲盤的生長。這些結果表明，連接器-SAM相互作用不僅影響體外聚集體形成，也影響細胞內聚集體形成和細胞功能。

圖一：多梳蛋白無序連接器調控相分離和細胞命運

總之，這項研究揭示了果蠅和人類Ph變體如何通過其SAM聚合域和連接器序列來調節相分離和聚集體形成。PHC3L連接器通過增強連接器-SAM相互作用來促進相分離，而PhL-SAM相互作用也增強了相分離。這些相互作用影響聚集體的大小和動力學，并在細胞內聚集體形成和細胞功能中發揮重要作用。

https://www.cell.com/molecular-cell/fulltext/S1097-2765(25)00413-7

制版人： 十一

參考文獻

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