撰文 | YQ
图片引自：https://www.the-scientist.com/features/these-organelles-have-no-membranes-65090
真核生物转录起始过程受到精细复杂的调控，需要多种蛋白因子的协助。转录因子能与基因5`端上游特定序列结合，从而保证目的基因的精细调控。根据转录因子的作用可分为普遍转录因子以及特异性转录因子。转录因子对于基因表达调控的研究已经历经多年，对相关的分子机制，调控过程的了解已经非常深入。但是对于在空间上这些如此复杂的调控因子是如何被有序组织，协调仍不明确。
通常我们所说的转录因子
(Transcription Factors, TFs)
一般是指第二类能够以序列特异性方式结合DNA并且调节转录的蛋白质。转录因子一般都包含一个稳定的DNA结合结构域能够与特异的DNA片段结合，从而促进相关的特异性的基因的表达。另外，大多数的转录因子还有一段激活结构域，该结构域通常有无序区构成，参与了与其他蛋白质调控因子的结合，对转录调控过程具有重要作用。
自
Hyman
和
Brangwynne
2009年在
Science
发表了题为：
Germline P granules are liquid droplets that localize by controlled dissolution/condensation
的文章提出了细胞内通过“相分离”形成液滴状结构，将特定的分子聚集在特定的空间内，完成相应的生物化学反应过程以来，相分离相关的文章在解释核仁结构，细胞信号转导，神经退行性疾病等方面取得了巨大的进展。
早在2017年，相分离在转录过程中的研究，MIT的Phillip Sharp和Richard Young在
Cell
上发表观点性文章，从相分离的角度阐述了超级增强子参与基因调控的模型，但是没有直接的实验证据。2018年6月份，Richard Young组在
Science
上发表相关的研究为上述的超级增强子通过相分离调控基因表达的模型提供了实验证据。
Richard Young
组在
Cell
杂志上发表了题为
Transcription Factors Activate Genes through the Phase-Separation Capacity of Their Activation Domains
的文章，多种转录因子可以和转录中介体复合物Mediator发生液液相分离从而激活基因表达
（详见BioArt此前的报道：
专家解读Cell丨基因表达调控研究进入新阶段“Phase”
）
。
近日，来自German Cancer Research Center (DKFZ) and Bioquant 的
Karsten Rippe
课题组在预印本
bioRxiv
上post了题为
Transcription activation is enhanced by multivalent interactions independent of liquid-liquid phase separation
的文章，
文章认为转录的激活依赖于转录因子的多价的相互作用，并不依赖于相分离的发生。
作者将转录因子分开为
DNA结合结构域
（DNA Binding Domain，
DBD
）
以及
转录激活结构域
（Activation Domain，
AD
）
，使用了三种不同的方式来模拟DBD：1. rTetR, 2. LacI, 3. dCas9， 另外AD应用了 STAT2，VP16, Rta以及VPR等。两个结构域之间连接在一起的方法作者也应用了直接融合表达、通过PP7 RNA loop以及 Light induced PHR-AD以及DBD-CIBN heterodimer 形成的方式。作者在后续应用较多的是光诱导的结合方式。另外作者应用了
lacO and tetO
原件所构建的报告系统，检测细胞在人工构建的转录因子的转录激活活性。如下图所示：
作者分别应用了STAT2，VP16, Rta以及VPR 作为AD，作者首先在细胞内检测了这几个AD的相分离发生的能力，作者发现这几个AD的相分离能力，从STAT2，VP16, Rta到VPR依次增强。同时，作者通过
lacO and tetO
原件所构建的报告系统检测了这几个AD的转录激活能力，作者发现AD的转录激活能力随着其相分离能力的增强也依次增强。也就是说，
这些AD结构的相分离发生能力与其转录激活能力呈正相关。
似乎这个结果能够说明相分离确实是收到转录因子相分离能力的调控。
作者进一步地对比了同一个AD在发生相分离的细胞以及未发生相分离的细胞中的转录激活能力进行了比较，惊讶地发现，这两种细胞中的RNA产生并无显著差异，AD发生相分离后的细胞的RNA生成能力还有一定的减弱，说明相分离的发生对转录过程的激活并无帮助，或许还有一定的抑制作用。作者对前面的提到的几个AD都进行了相应的实验，发现了类似的现象。
另外，为了进一步说明对于一个特定的AD，其转录激活能力与其是否发生相分离有关，作者通过三种方式增强AD的相分离能力：1. 共转CIBN-LacI，通过LacI 介导的二聚体或者四具体的形成增加PHR-AD的相互作用，增加其相分离能力，2. 表达GBP，3. 融合FUS-N端序列增强其相分离能力。如下图所示：
