转录因子
（
TF
）
通过以序列特异性方式与DNA结合并招募效应蛋白来调节基因表达，是基因表达调控中的关键因子。尽管它们起着关键作用，但许多TF的调控靶点和作用机制仍然未知。对单个转录因子的表征扩大了对基因调控的理解。ENCODE等项目展示了TF在全基因组的结合，许多TF的物理相互作用也通过邻近标记或免疫共沉淀-质谱
（IP-MS）
以及酵母双杂交等方法鉴定。然而，这些鉴定方法往往依赖于TFs的异位表达，不能反映生理条件，或者面临抗体可用性等技术挑战。
粟酒裂殖酵母具有保守的调控过程，且与后生动物共享部分遗传特征，是研究基因调控的优秀模型。尽管在揭示基因组调控原理方面发挥了重要作用，但粟酒裂殖酵母的转录因子却很少受到关注。在PomBase15
（2024年3月）
上有93个基因注释为有“DNA结合TF活性”
【1】
，除去RNA聚合酶辅因子等一般TF，大约三分之一仅从同源性推断出来。而且，仅有少量的TFs被实验研究过。
近日，来自瑞士巴塞尔大学的
Marc Bühler
团队在
Molecular Cell
杂志上发表文章
A comprehensive Schizosaccharomyces pombe atlas of physical transcription factor interactions with proteins and chromatins
，
在粟酒裂殖酵母中，创建了一个将89个转录因子进行内源性标记的综合性文库，并使用免疫沉淀-质谱和免疫沉淀-测序等绘制了转录因子与蛋白质、染色质的相互作用。
研究确定了一半TF的蛋白质相互作用因子，其中超过四分之一可能形成稳定的复合物。鉴定出大多数TF的DNA结合位点，其涵盖了2027个独特基因组区域，分析出38个TF的结合序列特征，并揭示了广泛的TF交叉和自我调节的复杂网络。对最大的TF家族的表征揭示了保守的DNA序列偏好，但结合模式多样，并鉴定出与核周基因定位相关的抑制性异二聚体Ntu1/Ntu2。同时开发了TFexplorer网络工具，所有数据都可以交互式访问，为研究TF的相互作用和调控机制提供资料。
为了绘制粟酒裂殖酵母的TFs与蛋白质和染色质的相互作用，研究人员构建了一个菌株集合，其中每个推定的TF都内源性标记有亲和表位
（3xFLAG标签）
。从假定的93个TFs列表中，研究人员选择了89个TFs进行研究，不包括与裂变酵母交配型h+和h-相关的4个TFs，因为研究是在单倍体、同宗h-菌株中进行的。这89个转录因子代表了14个以上保守家族的不同DNA结合结构域
（DBD）
，且这些TF中有18%被预测有人类直系同源，超过一半的TF具有锌配位的DBD，与人类TF的比例类似。研究人员首先探究TF与蛋白质的相互作用，对所有89种TF进行了低强度
（150 mM NaCl）
IP-MS筛查，然后进行了更严格的筛查
（500 mM NaCl）
，以验证假定的相互作用。严格的分析条件下，低盐筛选确定了43个TF的352个相互作用，而高盐筛选显示了24个TF的110个相互作用。使用使用宽松的分析条件，则低盐筛选确定了60个TFs的881个相互作用，高盐筛选确定了29个TF的202哥相互作用。即确定了大约一半的TF与其他蛋白质的相互作用，其中超过四分之一可能形成稳定的相互作用。
为了研究TF与染色质的相互作用，研究人员对80个TFs
（成功进行免疫沉淀的）
进行ChIP-seq分析，揭示了TFs与染色质的结合模式，且大约三分之一的基因启动子与至少一个TF结合。并确定了247个可能归因于技术伪影的常见普遍区域、94个真正的HOT区域和1686个特异性峰区。分析TF的启动子区域，发现43个TF的启动子区域至少被一个TF结合，26个启动子被多个TF结合，这表明14%的被研究的TF之间存在相互调控和自我调控。提取TF结合位点的DNA序列进行分析，发现TF与染色质的结合不仅与DNA序列的特异性有关，而且DBD之外的蛋白质序列和染色质的局部环境都有影响。双核锌簇是真菌特异性DBD，该家族的TF以单体、同源二聚体或异二聚体的形式与DNA结合，每种单体与CGG相互作用。对粟酒酵母的双核锌簇TFs进行分析，发现大多数具有强烈的CGG三核苷酸结合偏好。Esc1和SPAC3F10.12c结合相同的E-box基序，但两者没有相互作用，而是形成同源二聚体发挥作用。进一步探究TF之间的相互作用，发现大约三分之一的TFs参与TF-TF相互作用，稳定的相互作用通常在同一DBD家族中形成。bZIP家族TFs——Pap1、Atf1和Pcr1在严格条件下与组蛋白共纯化，这表明它们与核小体相互作用，并表明这些转录因子具有开创性活性。鉴定出TF与保守的乙酰转移酶复合物SAGA和NuA4的相互作用，表明TFs在染色质修饰中的作用，揭示了可能的染色质相关活性。
对TF结合位点的DNA序列分析提示Ntu1/Ntu2形成异二聚体发挥作用，进一步研究显示Ntu1和Ntu2形成稳定的异源二聚体复合物，并相互依赖地抑制两个预测的跨膜转运蛋白基因。在最佳条件下，其中一个基因主要以Nattou依赖的方式存在于核周，可能由Ntu2的TMD介导，这意味着亚核定位可能对Nattou的抑制活性很重要。
总的来说，
研究通过蛋白质组学和染色质分析全面绘制了粟酒酵母的转录因子相互作用网络。研究构建了一个内源性标记的转录因子菌株库和TFexplorer网络工具，该工具可以方便地探索研究中揭示的相互作用，为科学研究提供了宝贵的资源。
https://www.cell.com/molecular-cell/fulltext/S1097-2765(25)00099-1
制版人：十一
1. Rutherford, K.M., Lera-Ram ́ırez, M., and Wood, V. (2024). PomBase: a Global Core Bio/Data Resource—growth, collaboration, and sustainabil- ity.
Genetics
227, iyae007. https://doi.org/10.1093/genetics/iyae007
学术合作组织
（*排名不分先后）
战略合作伙伴
