簇尺寸决定人类细胞中转录工厂的内部结构

转录是基本的细胞过程，也是基因表达的第一步。在人类细胞中，它依赖于包括 RNA 聚合酶和众多转录因子(TFs)在内的多种蛋白质与染色质的结合。观察表明，这些蛋白质倾向于形成被称为转录工厂的大分子簇，其形态与组成仍存在争议。一些显微实验揭示了专门化工厂的存在，它们由转录相关基因家族的相似 TFs 组成；而测序实验则提示混合簇可能更为普遍，因为众多不同 TFs 混杂地结合于同一染色质区域。专门化或混合工厂形成的潜在机制仍不清楚。为寻找此类机制，本文开发了模拟不同类型 TFs 复合物与染色质结合-解离动力学的染色质聚合物模型。令人惊讶的是，专门化(即去混合)与混合簇均自发涌现，而二者中哪一种形成主要取决于簇尺寸。促进混合的机制在于染色质与蛋白质间非特异相互作用的存在，且随着簇增大其重要性递增。这一结果在简单聚合物模型及更真实的人类染色体模型中均被观察到，调和了看似矛盾的实验结论。此外，我们展示了不同 TFs 类型的引入如何强烈影响转录网络的涌现，为研究基因编辑或自然突变后的转录变化提供了途径。