机械染色质绝缘子源于自私遗传元件的进化

基因组需要物理边界来分隔活性染色质和被抑制染色质，这一功能传统上归因于绝缘蛋白。在这里，我们表明，基因组绝缘也可以源自直接编码于DNA聚合物中的物理性质。在秀丽隐杆线虫中，转录耦联的突变偏倚将Helitron转座子微卫星重塑为与DNA螺旋重复周期相匹配。由此产生的10 bp周期性（PATCs）编码内在曲率，形成拓扑响应性DNA元件，使其在超螺旋作用下更易发生局部变形，破坏经典核小体组织，并保护生殖系基因免受渐进性及可遗传的沉默。与其作为短的蛋白结合基序发挥作用，不如说Helitron来源的PATCs形成延展性的屏障元件，限制抑制性染色质的稳定化。比较分析表明，相关的序列编码机械特征在后生动物中反复出现，包括果蝇绝缘子、人类CTCF位点以及活跃的人类LINE-1逆转座子。因此，序列编码的力学性质为染色质绝缘提供了一种进化上易于获得的底物——即基因组组织的一个物理层面，可被宿主基因组借用以保护基因表达，也可能被自私元件保留以维持自身的持续存在。

基因组需要物理边界来分隔活性染色质和抑制性染色质，这一功能传统上归因于绝缘蛋白。在此，我们表明，基因组绝缘也可以源于直接由 DNA 聚合物编码的物理性质。在秀丽隐杆线虫中，转录耦联的突变偏倚重塑了 Helitron 转座子微卫星，使其与 DNA 螺旋重复周期相匹配。由此产生的 10 bp 周期性（PATCs）编码内在曲率，形成对拓扑变化敏感的 DNA 元件，在超螺旋作用下有利于局部变形，破坏经典核小体组织，并保护生殖系基因免于渐进性且可遗传的沉默。Helitron 来源的 PATCs 并非作为短的蛋白结合基序发挥作用，而是形成延展性的屏障元件，限制抑制性染色质的稳定化。比较分析表明，相关的序列编码机械特征在后生动物中反复出现，包括果蝇绝缘子、人类 CTCF 位点以及活性的人人类 LINE-1 逆转座子。因此，序列编码的力学性质为染色质绝缘提供了一个在进化上易于获得的底物——这是基因组组织的一个物理层面，可被宿主基因组挪用以保护基因表达，也可能被自私元件保留下来以维持其自身持续存在。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.08.743475v1?rss=1

🏷️ 染色质绝缘 转座子起源 序列力学性质 核小体组织 CTCF位点