本期研究

1. 剖析 OCT4 定义了核小体结合在多能性中的作用

2. ATG9A 保护质膜免受程序性和偶然性透化

3. 网格蛋白介导的内吞作用最后阶段的动力蛋白依赖性囊泡扭曲

4. 神经元线粒体应激的记忆是通过线粒体 DNA 水平升高而跨代遗传的

5. CTCF染色质停留时间控制多能细胞的三维基因组组织、基因表达和DNA甲基化

6. ASTE1 通过减弱末端切除促进屏蔽复合物介导的 DNA 修复

7. 不同的异染色质相关蛋白抑制不同类别​​的基因和重复元件

8. LKB1 失活调节染色质可及性以驱动转移进展

细胞器，线粒体应激的跨代记忆

1. 剖析 OCT4 定义了核小体结合在多能性中的作用

Dissecting OCT4 defines the role of nucleosome binding in pluripotency

先锋转录因子如 OCT4 可以靶向嵌入核小体密集区域的沉默基因。核小体相互作用如何使转录因子靶向染色质并确定细胞身份仍然难以捉摸。在这里，我们系统地剖析 OCT4 以表明核小体结合是在 DNA 结合域内编码的，但可以与游离 DNA 结合分离。此外，加速 OCT4 与 DNA 的结合动力学可增强核小体结合。在细胞中，解偶联核小体结合会降低 OCT4 单独访问封闭染色质的能力，而更动态的核小体结合会导致封闭染色质内的基因组扫描范围扩大。然而，解偶联和增强核小体结合都不利于诱导分化细胞的多能性。值得注意的是，OCT4 和核小体之间的稳定相互作用是维持干细胞中多能性增强子的可及性的持续需要。我们的研究结果揭示了 OCT4-核小体复合物的亲和力和停留时间如何在细胞命运变化和维持过程中调节染色质的可及性。

2. ATG9A 保护质膜免受程序性和偶然性透化

ATG9A protects the plasma membrane from programmed and incidental permeabilization

整合膜蛋白 ATG9A 在自噬中起关键作用。它显示出广泛的细胞内分布，并存在于许多隔室中，包括质膜 (PM)。将 ATG9A 分配给 PM 的原因及其在 PM 中的作用尚不清楚。在这里，我们展示了 ATG9A 与 IQGAP1 协同组织 ESCRT 系统的组件，并揭示了 ATG9A、IQGAP1 和 ESCRT 之间在防止 PM 损伤方面的合作。ESCRTs 和 ATG9A 在防止 PM 损伤方面相互表型复制。ATG9A 敲除使 PM 对广谱微生物和内源性试剂的透化敏感，包括 gasdermin、MLKL 和冠状病毒 ORF3a 的 MLKL 样作用。因此，ATG9A 使用 IQGAP1 和 ESCRT 系统来保持 PM 完整性。

3. 网格蛋白介导的内吞作用最后阶段的动力蛋白依赖性囊泡扭曲

Dynamin-dependent vesicle twist at the final stage of clathrin-mediated endocytosis

动力蛋白通过从细胞膜上切割新生囊泡的颈部，在网格蛋白介导的内吞作用中发挥重要作用。在这里，使用金纳米棒作为货物在网格蛋白介导的内吞作用期间对动力蛋白作用进行成像，我们表明，在动力蛋白积累的峰值附近，含有货物的囊泡总是表现出突然的右旋旋转，并在短时间内完成（~ 0.28 秒）。大而快速的扭曲，在此称为超级扭曲，是 GTP 水解时协调动力蛋白螺旋作用的结果。超级扭曲后，囊泡的旋转自由度显着增加，伴随着同步或延迟的平移运动，表明它与细胞膜分离。

4. 神经元线粒体应激的记忆是通过线粒体 DNA 水平升高而跨代遗传的

The memory of neuronal mitochondrial stress is inherited transgenerationally via elevated mitochondrial DNA levels

父母所经历的压力记忆可以传递给后代，作为对未来挑战的预测。在这里，我们发现秀丽隐杆线虫中神经元线粒体扰动诱导的系统性线粒体未折叠蛋白反应 (UPR mt )可以通过多代传递给后代。UPR mt的跨代激活是由母体遗传的线粒体 DNA (mtDNA) 水平升高介导的，这会导致线粒体内的蛋白质稳态压力。此外，使用野生秀丽隐杆线虫菌株交叉研究的结果进一步支持更高水平的 mtDNA 的母系遗传可以诱导 UPR mt在后代。线粒体 Wnt 信号通路是跨代传递升高的 mtDNA 水平所必需的，从而赋予后代延长寿命和抗压性。总的来说，我们的结果表明，神经系统可以通过增加生殖系中的 mtDNA 来跨代传递压力信号，使后代能够更好地应对预期的挑战。

5.CTCF染色质停留时间控制多能细胞的三维基因组组织、基因表达和DNA甲基化

CTCF chromatin residence time controls three-dimensional genome organization, gene expression and DNA methylation in pluripotent cells

锌指 (ZF) 蛋白11 CTCF 通过选择性结合数千个基因组位点来调节拓扑相关域的形成和转录。在这里，我们用绿色荧光蛋白标记的野生型或缺乏单个 ZF 的突变蛋白替换了小鼠胚胎干细胞中的内源性 CTCF，以确定 CTCF 定位和功能的其他决定因素。虽然 ZF1 和 ZF8-ZF11 对细胞存活不是必需的，但 ZF8 缺失显着增加了突变 CTCF 的 DNA 结合解离率，导致 CTCF 染色质停留时间减少。ZF8 的缺失导致拓扑相关域的广泛减弱、异常基因表达和全基因组 DNA 甲基化增加。因此，重要的染色质模板化过程依赖于准确的 CTCF 染色质停留时间，

6. ASTE1 通过减弱末端切除促进屏蔽复合物介导的 DNA 修复

ASTE1 promotes shieldin-complex-mediated DNA repair by attenuating end resection

屏蔽复合物作为 53BP1-RIF1 的下游效应器，通过限制末端切除来促进 DNA 双链断裂末端连接。SHLD2 亚基与单链 DNA 末端结合，并通过 OB 折叠结构域阻止末端切除。除了阻断末端切除外，目前还不清楚 shieldin 复合物如何处理 SHLD2 结合的单链 DNA 并促进非同源末端连接。在这里，我们将 shieldin 复合物的下游效应子 ASTE1 鉴定为一种结构特异性 DNA 核酸内切酶，可特异性切割单链 DNA 和 3' 突出端 DNA。ASTE1 以屏蔽蛋白依赖性方式定位于 DNA 损伤位点。ASTE1 的缺失会损害非同源末端连接，导致过度切除并导致有缺陷的免疫球蛋白类转换重组。由于同源重组的恢复，ASTE1 缺陷也会导致 BRCA1 缺陷细胞对聚（ADP-核糖）聚合酶抑制剂的抗性。这些发现表明 ASTE1 介导的 3' 单链 DNA 末端切割有助于控制 53BP1、RIF1 和 shieldin 的 DSB 修复选择。

7.不同的异染色质相关蛋白抑制不同类别​​的基因和重复元件

Diverse heterochromatin-associated proteins repress distinct classes of genes and repetitive elements

异染色质通常以赖氨酸 9 (H3K9me3) 或赖氨酸 27 (H3K27me3) 的组蛋白 H3 三甲基化为标志，抑制不同细胞中的不同蛋白质编码基因以及重复元件。位点特异性的基础尚不清楚。以前，我们确定了 172 种蛋白质，它们嵌入在含有 H3K9me3 的抗超声异染色质 (srHC) 中。在这里，我们在人类中研究了 97 个 H3K9me3-srHC 蛋白如何抑制异染色质基因。我们揭示了四组 srHC 蛋白，每组都抑制许多常见基因和重复元件。两组以不同程度的侧翼 srHC 抑制 H3K9me3 嵌入的基因，一组对具有 H3K9me3 和 H3K27me3 的 srHC 基因具有特异性，一组对以 srHC 为主要特征的基因具有特异性。我们发现基本同源物 (ERH) 的增强子是保守的粟酒裂殖酵母抑制减数分裂基因，现在在人类中抑制其他谱系特异性基因和重复元件。该研究极大地扩展了我们对脊椎动物中基于 H3K9me3 的基因抑制的理解。

8.LKB1 失活调节染色质可及性以驱动转移进展

LKB1 inactivation modulates chromatin accessibility to drive metastatic progression

转移是癌症相关死亡的主要原因，它使癌细胞通过在继发部位扩张而损害器官功能。由于原发性肿瘤和转移瘤通常具有相同的驱动突变群，因此驱动它们不同表型的机制尚不清楚。在这里我们展示了频繁突变的肿瘤抑制基因LKB1 的失活（编码肝激酶 B1）在肺癌的整个进展过程中具有不断变化的影响，这导致早期原发性肿瘤与晚期转移瘤的不同表观遗传重编程。通过将基因组规模的 CRISPR-Cas9 筛选与批量和单细胞多组学分析相结合，我们意外地将 LKB1 确定为肺腺癌原发性肿瘤染色质可及性的主要调节因子。使用转移进展的体内模型，我们进一步表明，LKB1 的缺失会激活转移灶中的早期内胚层转录因子 SOX17，以及原发性肿瘤内癌细胞的转移样亚群。SOX17 的表达对于驱动 LKB1 缺陷细胞的第二波表观遗传变化是必要的，并且足以增强转移能力。

https://www.nature.com/ncb/volumes/23/issues/8