浙江
增强子与远端启动子通过长程染色质环化实现时空特异性基因表达，这一过程是转录调控的核心机制之一。尽管增强子RNA和启动子来源的uaRNA之间的互作已被证明能够促进该环化过程，但究竟哪些RNA结合蛋白介导了这一RNA-RNA配对事件，长期以来并不清楚。2026年8月12日，中国科学院生物物理研究所薛愿超研究员/ 南方医科大学朱平教授 团队在《Nature Genetics》期刊在线发表了题为“hnRNPK condensates facilitate enhancer-promoter looping and RNA polymerase II recruitment”的研究论文。该研究团队综合利用Cut&Tag、HiChIP、活细胞成像和体外相分离等多种技术手段，鉴定了hnRNPK作为一个关键的RNA结合蛋白，能够优先结合增强子区和启动子区的新生RNA转录本，并通过形成具有空腔结构的相分离凝聚体来包裹RNA聚合酶II，进而促进增强子-启动子之间的染色质环化及聚合酶的招募与转录激活。
研究团队首先通过分析K562和HepG2细胞中120余个RNA结合蛋白的eCLIP数据，发现hnRNPK在增强子RNA与启动子uaRNA的互作位点处高度富集。他们在HeLa细胞中开展的CUT&Tag实验显示，超过92%的hnRNPK结合峰位于增强子和启动子区域，并且这些结合信号在hnRNPK敲低后显著减弱。利用HiChIP技术进行的全基因组染色质环化分析表明，hnRNPK所锚定的增强子-启动子环路在hnRNPK降解或转录被抑制后均发生了显著的强度下降，与这些环路相关联的基因其新生转录水平也同步降低。RNase处理实验进一步证实，hnRNPK与染色质的结合依赖于RNA的存在，研究团队由此建立了RNA依赖性的hnRNPK结合与增强子-启动子环化及转录输出之间的直接联系。
在分子机制层面，研究团队通过染色质组分的免疫共沉淀结合质谱鉴定，发现了hnRNPK与RNA聚合酶II核心亚基RPB3之间存在特异性直接相互作用。通过交联质谱和结构生物学分析，他们精确绘制出hnRNPK上与RPB3结合的三个关键区域，其中第415-433位氨基酸的删除会显著破坏二者的结合能力，并导致增强子-启动子环化、聚合酶II在启动子近端区域的占据以及MYC等关键基因的表达均无法被有效恢复。在相分离特性方面，hnRNPK的第二个内在无序区能够驱动蛋白发生液-液相分离，形成具有内部空腔的液态凝聚体结构。当与RPB3混合后，hnRNPK凝聚体能够将RPB3包裹在其内部，加入对应的增强子RNA和启动子uaRNA后，这种包裹效率显著提升。研究团队在CRISPR-Cas9介导的内源GFP-hnRNPK和Scarlet-RPB3敲入细胞系中观察到了同样的包裹现象，RPB3在hnRNPK凝聚体内部呈现动态且可逆的驻留行为。
该研究进一步探索了Au-Kline综合征中发现的hnRNPK致病突变c.953+1dupG的病理效应。体外相分离实验显示该突变蛋白形成的凝聚体流动性严重下降，呈现出类似凝胶的固态特征，并且丧失了包裹RPB3的能力。研究团队构建了携带该点突变的小鼠模型，杂合子小鼠表现出明显的生长发育迟缓和颅面部畸形，与Au-Kline综合征患者的临床特征高度一致。从突变小鼠分离的尾尖成纤维细胞中，增强子-启动子环化强度和聚合酶II在发育相关基因启动子区域的占据均显著减少，新生转录组测序显示大量与骨骼发育、胚胎生长相关的基因转录水平下调。通过结构域置换实验，研究团队证实用FUS蛋白的相分离结构域替换hnRNPK的内在无序区能够有效恢复聚合酶II的招募功能，表明相分离能力而非特定的氨基酸序列是hnRNPK发挥转录调控功能的关键。这一系列发现将相分离凝聚体的完整性确立为转录输出的重要决定因素，并为理解Au-Kline综合征的发病机理提供了新的分子视角。
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