NSMB丨沈云帆/刘艳红等合作揭示DEK-核小体结合通过调控H3K27me3维持干细胞命运

DEK是细胞核内具有极高丰度的染色质结构蛋白， 影响 着造血干细胞、肌肉干细胞及肿瘤干细胞等多种干细胞的命运决定，与急性髓系白血病等多种 癌症 密切相关。但是， DEK 与核小体的结合模式， DEK 在染色质上发挥怎样的功能 ， 以及其如何进一步影响干细胞命运决定都尚不清晰。

2025 年 5 月 16 日， 中南大学生命科学学院博士生沈云帆（袁凯研究员课题组） 和 南方科技大学 生命科学学院刘艳红博士（ 黄鸿达副教授课题组 ）等 合作在Nature Structural and Molecular Biology发表题为DEK–nucleosome structure shows DEK modulates H3K27me3 and stem cell fate的研究论文。 研究团队解析了DEK与核小体的相互作用模式，并进一步揭示了DEK通过H3K27me3调控胚胎干细胞命运。

研究团队 首先利用冷冻电镜技术解析了 DEK 与核小体的结合模式，发现 DEK 具有两个关键结构 域帮助 其 结合核小体，其中 HBM 结构 域结合 在 核小体 盘状 表面 （包括酸性 区 ） ， YSAP/SAP 结构 域结合 在 核小体 连接 DNA 进出口 位置 。进一步的突变分析和体外生化实验证实了这两个结构域对 DEK- 核小体互作的关键作用，并新鉴定出电镜结构中没有观测到的 DNA 结合结构域 LRM 基序 。

为进一步探究 DEK 对基因表达和细胞命运的调控 ， 研究人员 构建了 DEK 敲除的 mESC ，并分别回补了野生型和缺失核小体结合能力的突变体 DEK 。 通过 CUT&Tag 实验 ，研究团队鉴定了 DEK 在染色质上的分布 特 征，并 证实 DEK 的核小体结合结构域对于 DEK 在染色质上的沉积至关重要 。转录组测序 结果 进一步 表明 ， DEK 缺失或者无法 正确沉积到 染色质后， mESC 趋向于分化为 原始内胚层（ primitive endoderm, PrE ） 样细胞。通过对一系列组蛋白修饰的 CUT&Tag 分析，进一步鉴定出 DEK 缺陷导致 PrE 基因上的 H3K27me3 下调，致使 mESC 中的 PrE 基因去抑制，进而导致细胞命运的转变。 综上，本研究揭示了DEK与核小体之间的多模态相互作用，并阐明了DEK在细胞命运决定过程中的表观遗传调控作用。

据悉 南方科技大学 生命科学学院 黄鸿达副教授、中南大学湘雅医院袁凯研究员和 南方科技大学 生命科学学院 崔欢欢 研究 副教授为该论文 共同 通讯作者，中南大学生命科学学院博士生沈云帆、南方科技大学 生命科学学院 刘艳红博士和郭茂超 博士 为该论文的 共同 第一作者。中国科学技术大学姚雪彪教授 、 南方科技大学陈炜教授 和中国科学院深圳先进技术研究院王崇元研究员 等多名专家学者为该研究工作提供了重要帮助。

近日，东京大学Hitoshi Kurumizaka教授课题组也在Nature Structural and Molecular Biology发表题为Structural insights into how DEKnucleosome bindingfacilitates H3K27trimethylation in chromatin的研究论文，两篇论文互为补充深入揭示了 DEK 的作用机理。

https://www.nature.com/articles/s41594-025-01559-9

https://www.nature.com/articles/s41594-025-01493-w

制版人： 十一

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