黏连蛋白 (Cohesin) 是染色体三维结构复合物的中心蛋白之一，它经过“环挤出” (loop extrusion)机制，将DNA折叠成拓扑相关结构域 (Topologically Associating Domains, TADs) 和各种染色质环，然后刻画和保持染色体的高档结构【1】。这些高档结构对保持基因组功用和细胞的正常运作至关重要，它除了协助DNA高效包装和紧缩、保持基因组的稳定性，也可以将基因和坐落远距离的调控元件（例如增强子）在三维空间中拉近，完成基因表达的精准调控。

　　在以往针对黏连蛋白的研讨中，一般会用降解黏连蛋白的办法。可是这种办法会导致细胞周期阻滞，乃至逝世，无法准确操控黏连蛋白的活性，只能研讨固守时刻的染色体结构，无法捕捉环挤出的动态进程。

　　2025年10月16日，来自南京大学现代生物研讨院韩瑞琦课题组与乌特勒支医学院的Wouter de Laat课题组，联合荷兰癌症研讨中心（NKI-AVL）的Elzo de Wit课题组研讨开宣布一种可以在必定程度上完成对黏连蛋白精准装载的体系——TArgeted Cohesin Loader(TACL) 体系。基于此技能，研讨者在活细胞中观察到环挤出的动态进程及黏连蛋白的相互效果。

　　与传统研讨办法比较，该体系使用经典的TetO/TetR体系的“开关”机制，将能与DNA特异结合的TetR蛋白与协助黏连蛋白装载的MAU2蛋白交融，创建了TetR-FLAG-MAU2交融蛋白。一起，经过PiggyBac转座子体系将含有TetR结合位点的TetO渠道刺进到细胞的基因组中。

　　在不添加多西环素（Dox）时，TetR-MAU2交融蛋白会结合到TetO位点，并招募黏连蛋白复合体。这标志着TACL体系的“发动”（TACL-ON），然后在这些特定的基因组位点激活黏连蛋白的环挤出活动。当参加Dox时，交融蛋白会从TetO位点解离，黏连蛋白也随之撤离。因而，该体系完成了在活细胞中对黏连蛋白活性地守时（时刻可控）和定点（位点特异性）精准操作。

　　此前，已有发现，黏连蛋白在环挤出的进程中遇到收敛方向（convergent）的CCCTC-binding factor (CTCF) 蛋白时会阻滞下来，构成环的锚点【2】。本文经过TACL体系验证了这一观念，发现CTCF位点可以有用阻滞TACL诱导的环挤出。

　　在此基础上，本研讨使用TACL体系的共同才能，初次完成了在活细胞中诱导出高黏连蛋白活性区域。这种高密度活动提醒了此前未被观察到的动态现象：黏连蛋白复合体在CTCF位点邻近产生很多堆积，构成了类似于“交通堵塞”的壮丽现象。提醒了一种由黏连蛋白环磕碰导致的动态累积形式，此现状是以往依赖于降解黏连蛋白的办法所无法观察到的。

　　因为“交通堵塞”的存在，即使是方向“发散性”（Divergent）的CTCF位点，也可以暂时性地锚定黏连蛋白环，构成了比预期更杂乱、遍及的CTCF触摸互联网，推翻了我们对CTCF作为环挤出“硬鸿沟”的传统认知.

　　这种黏连蛋白的“交通堵塞”并非没有结果，它对基因组的功用产生了直接影响，导致转录受阻和表观遗传状况改动。研讨之后发现，高黏连蛋白环挤出活性会物理性地搅扰部分基因的转录，这或许是因为很多黏连蛋白复合体在DNA上频频移动和堆积，阻止了担任组成RNA的转录机器（RNA聚合酶II）的顺畅“通行”。当黏连蛋白活动中止后，这些基因的转录水平便会康复。当黏连蛋白活动中止后，这些基因的转录水平又会康复。

　　黏连蛋白的活泼“施工”还会改动部分染色质的表观遗传状况。研讨检测到，在黏连蛋白活泼的区域，与转录激活相关的组蛋白润饰H3K27ac水平有所下降，尤其是在增强子区域。尽管具体的分子机制需要深化，但这激烈暗示了黏连蛋白高强度活动或许经过影响增强子功用，从而影响基因表达。

　　这项研讨不仅为我们供给了史无前例的东西来准确研讨黏连蛋白在活细胞中的行为，更提醒了染色体三维结构构成中动态、杂乱的相互效果。这些发现关于了解基因组怎么被准确调控、疾病中染色体结构反常的产生机制，都具有深远的含义！

　　南京大学现代生物研讨院韩瑞琦团队重视黏连蛋白对基因功用及细胞功用的影响，致力于探究在癌症医治中的潜在效果。诚邀各位青年才俊加盟课题组从事三维基因组及表观遗传方面的相关研讨。有意向者可投递具体个人简历。