原位冷冻电子断层扫描揭示的失活X染色体染色质结构

真核细胞中染色质的复杂组织结构在调控基因转录及其他以DNA为模板的过程中发挥着核心作用。此前利用光学显微镜、生物化学和基因组学开展的研究表明，组蛋白和DNA修饰、组蛋白变体、染色体蛋白、非编码RNA以及染色质固有的生物物理性质，共同决定了多个尺度上的染色质组织结构。在本研究中，我们采用一种创新方法——利用冷冻电子断层扫描直接观察天然染色质结构及其受不同因素调控的变化，并以正在分化的小鼠胚胎干细胞中的失活X染色体（Xi）作为兼性异染色质的模型系统。我们发现，Xi染色质在多个尺度上经历了渐进性的压缩，从单个核小体一直延伸至染色质结构域。我们观察到，组蛋白H1结合的染色小体富集，并以特定分布形式构成Xi染色质结构域的核心。此外，我们证明组蛋白去乙酰化界定了染色质结构域。具体而言，导致Xi中组蛋白乙酰化的扰动会消解离散的染色质结构域边界，使染色质呈现均一分布，并伴随核小体致密且均匀的堆积。综上，这些发现阐明了天然兼性异染色质的多尺度组织结构，以及组蛋白H1和组蛋白乙酰化对该组织结构的贡献。本研究为探究近天然细胞中染色质修饰与结构如何关联基因活性开辟了新的途径。

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# 原位冷冻电子断层扫描揭示的失活 X 染色体染色质结构

查看 ORCID 个人资料 Jeongyoon Choi， 查看 ORCID 个人资料 Dimitrios Bellos， 查看 ORCID 个人资料 Joseph S. Bowness， 查看 ORCID 个人资料 Adam D. Cawte， 查看 ORCID 个人资料 Neil Brockdorff

doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.07.749863

Jeongyoon Choi 1 牛津大学； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 Jeongyoon Choi 的 ORCID 记录

Dimitrios Bellos 2 罗莎琳德·富兰克林研究所； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 Dimitrios Bellos 的 ORCID 记录

Joseph S. Bowness 3 基因组调控中心 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 Joseph S. Bowness 的 ORCID 记录

Adam D. Cawte 1 牛津大学； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 Adam D. Cawte 的 ORCID 记录

Neil Brockdorff 1 牛津大学； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 Neil Brockdorff 的 ORCID 记录

通讯作者： neil.brockdorff{at}bioch.ox.ac.uk

## 摘要

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## 摘要

真核细胞中染色质的复杂组织在基因转录及其他以 DNA 为模板的过程中发挥着核心调控作用。既往利用光学显微镜、生物化学和基因组学开展的研究表明，组蛋白和 DNA 修饰、组蛋白变体、染色体蛋白、非编码 RNA，以及染色质自身的生物物理特性，共同决定了多个尺度上的染色质组织。在本研究中，我们采用了一种创新方法——利用冷冻电子断层扫描直接观察天然染色质结构及其受不同因素调控的变化，并以分化中的小鼠胚胎干细胞内的失活 X 染色体（Xi）作为兼性异染色质的模型系统。我们发现，Xi 染色质在多个尺度上经历渐进性压缩，从单个核小体一直延伸至染色质结构域。我们观察到，组蛋白 H1 结合的染色小体富集，并以分布于 Xi 染色质结构域核心的形式存在。此外，我们证明，组蛋白去乙酰化界定了染色质结构域。具体而言，导致 Xi 中组蛋白乙酰化的扰动会消解离散的染色质结构域边界，使染色质呈现均一分布，并伴随核小体致密且均匀的排列。综上，这些发现阐明了天然兼性异染色质的多尺度组织，以及组蛋白 H1 和组蛋白乙酰化对该组织的贡献。本研究为探究近天然细胞中染色质修饰与结构如何关联基因活性开辟了新途径。

## 利益冲突声明

## 资助信息声明

惠康基金会， https://ror.org/029chgv08 215513/Z/19/Z

英国研究与创新机构， https://ror.org/001aqnf71 EP/Y029062/1

欧盟委员会， https://ror.org/00k4n6c32 797230

Instruct-ERIC， https://ror.org/05528ey35 PID-38380,37102

## 版权

本预印本的。

本作品依据 CC-BY 4.0 国际许可协议 提供。

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发布于 2026 年 9 月 11 日。

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Jeongyoon Choi， Dimitrios Bellos， Joseph S. Bowness， Adam D. Cawte， Neil Brockdorff

bioRxiv 2026.09.07.749863； doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.07.749863

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原位冷冻电子断层扫描揭示的失活 X 染色体染色质结构

Jeongyoon Choi， Dimitrios Bellos， Joseph S. Bowness， Adam D. Cawte， Neil Brockdorff

bioRxiv 2026.09.07.749863； doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.07.749863

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.07.749863v1?rss=1

🏷️ 失活X染色体 染色质结构 冷冻电子断层扫描 组蛋白H1 组蛋白乙酰化 兼性异染色质