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甲基-CpG结合蛋白2（MeCP2）是一种与染色质相关的调控因子，对神经元基因调控至关重要，而MeCP2中的致病性突变会导致Rett综合征（RTT）。然而，调控MeCP2与染色质结合的机制，以及RTT突变对其与核小体相互作用的影响，仍未得到充分阐明。我们解析了MeCP2与带有或不带有接头DNA甲基化的单核小体结合的冷冻电镜结构。在接头DNA未发生甲基化的情况下，甲基-CpG结合结构域（MBD）与超螺旋位置±7附近的核小体DNA结合；而一个发生甲基化的接头CpG位点则会使MBD转而结合该接头甲基化位点。定量电泳迁移率变动分析（EMSA）、微球菌核酸酶足迹分析和荧光偏振实验表明，MBD与AT-hook区域共同作用以稳定MeCP2与核小体的结合，并且六种常见的RTT变异（R133C、T158M、R306C、R168X、R255X和R270X）可归为四类机制类型。功能缺失型截短突变会逐步削弱结合能力，而错义变异对DNA的亲和力则接近野生型。在这些变异中，R133C对裸DNA具有接近野生型的亲和力，但丧失了由甲基化引导的核小体结合能力。我们对人类神经元转录组学数据和染色质占据数据集的分析显示，RTT变异R133C和R168X均会丧失对CpG岛的特异性，并通过不同的生化途径在基因组中发生重新分布。综上，本研究建立了一个理论框架，将变异特异性的核小体结合缺陷与染色质靶向失败及RTT中的转录调控失常联系起来。
甲基-CpG结合蛋白2（Methyl-CpG binding protein 2，MeCP2）是一种与染色质相关的调控因子，对神经元基因调控至关重要；MeCP2中的致病性突变可导致Rett综合征（Rett syndrome，RTT）。然而，MeCP2与染色质结合的调控机制，以及RTT突变对其与核小体相互作用的影响，仍知之甚少。我们解析了MeCP2与带有或不带有连接DNA甲基化的单核小体结合的冷冻电镜结构。在连接DNA未发生甲基化时，甲基-CpG结合结构域（methyl-CpG binding domain，MBD）与超螺旋位置±7附近的核小体DNA结合；而当连接DNA中的CpG位点发生甲基化后，MBD则被重新引导至该连接DNA甲基化位点。定量电泳迁移率变动分析（EMSA）、MNase足迹分析和荧光偏振实验表明，MBD与AT-hook区域协同作用以稳定MeCP2与核小体的结合；此外，六种常见的RTT变异（R133C、T158M、R306C、R168X、R255X和R270X）可归入四类机制类型。功能缺失型截短突变会逐步削弱结合能力，而错义变异对DNA的亲和力则接近野生型。在这些变异中，R133C对裸DNA的亲和力接近野生型，但其由甲基化驱动的核小体结合能力丧失。我们对人类神经元转录组和染色质占位数据集的分析显示，RTT变异R133C和R168X均失去对CpG岛的特异性，并通过不同的生化途径在基因组中重新分布。综上，本研究建立了一个将变异特异性的核小体结合缺陷与染色质靶向失败及RTT中的转录失调联系起来的理论框架。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.08.750195v1?rss=1
🏷️ MECP2 核小体结合 染色质调控 Rett综合征 DNA甲基化 冷冻电镜结构