研究發現影響血液干細胞中特殊基因表達的關鍵元件

　　基因轉錄通常會被啟動子和調節元件（比如增強子和沉默子）之間的染色質環來進行調節，不同的轉錄因子（TFs，transcription factors）能夠與這些調節元件結合，并以一種細胞類型特異性的方式來調節啟動子-增強子環。盡管其在控制基因表達方面發揮著重要作用，但轉錄因子如何促進啟動子-增強子環，目前研究人員尚不清楚。CCCTC結合因子（CTCF）是一種維持染色質間相互作用的重要因子，然而研究人員并不清楚調節其與染色質結合之間的分子機制。

圖片來源：https://www.nature.com/articles/s41467-020-20282-1

　　生物體能通過一種生物化學過程錯綜復雜網絡來保持活力并維持健康狀況，這些過程在應對環境改變方面往往具有顯著的可塑性，但有時其也會出錯，醫學研究領域的一個關鍵原則就是了解這些途徑從而更加有效地治療疾病。日前，一篇發表在國際雜志Nature Communications上題為“ZNF143 mediates CTCF-bound promoter–enhancer loops required for murine hematopoietic stem and progenitor cell function”的研究報告中，來自新加坡國立大學等機構的科學家們通過研究發現了一種特殊的分子開關，其或能控制細胞開啟基因的表達和關閉的過程，這一過程能夠確保細胞正確且充分地執行其在體內的指定任務。

　　這篇研究報告中，科學家們利用造血干細胞作為研究對象，造血干細胞是一種非常關鍵且重要的細胞，其能在整個生命過程中來補充機體的血細胞。細胞中的基因能被編碼到長長的DNA鏈中，這些DNA能被盤繞成高度復雜的結構，即染色體；為了能使正確的基因在正確的時間以正確的數量在細胞中進行表達，染色體的形狀就必須不斷被調整，而這是通過一種名為CTCF的特殊蛋白來完成的，其能與DNA中擁有特殊編碼序列的部分進行結合，并在DNA中形成一個環狀結構來激活必要的基因進行表達。

　　然而，科學家們發現了另外一種名為ZNF143的蛋白或能控制CTCF的活性水平，這種所謂的鋅指蛋白擁有一種突出的分子附屬物，其能容納一個鋅原子并賦予蛋白質具有所需要的化學特性。研究人員通過使用分子標記物來定位并剔除其基因來促進ZNF143失活，結果發現，失去ZNF143的造血干細胞無法制造新的血液細胞，在這種情況下或許就會引發諸如貧血癥等嚴重的疾病。

　　本文研究或能幫助改善科學家們對正常干細胞發揮功能機制的理解，同時也能幫助闡明某些疾病的發病機制。Tenen教授說道，基于本文研究結果，后期我們將有望理解CTCF-DNA之間結合和基因表達的調節性機制，而這對于調查人類的發育障礙和癌癥發生意義重大；后期研究人員還將繼續深入研究相關蛋白質的分子結構來進一步闡明多種人類疾病的發病機制。

　　綜上，ZNF143-CTCF結合啟動子增強子環或能調節基因表達的模式，這對于維持小鼠造血干細胞和祖細胞的功能及完整性至關重要，此外，研究人員還發現了基因調節的一個共同特征，即ZNF143是CTCF結合啟動子增強子環的關鍵因子。