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联会复合体（synaptonemal complex，SC）蛋白在减数分裂期间组装形成高度特化的染色体结构，并被认为是协调一致的生殖系程序的产物，而该程序在体细胞中处于沉默状态。在此，我们表明，这一二元模型并不能描述哺乳动物八个核心SC基因的调控。尽管这些基因组装成同一个分子复合体，但从进入减数分裂到SC解体，它们遵循着各不相同的调控轨迹。它们的激活呈现交错发生的特征；在粗线期晚期SC开始解体后，其转录本和蛋白质以不同的动力学持续存在；并且，RNA丰度通常无法预测蛋白质丰度，揭示出从转录到蛋白质积累之间存在广泛的调控。整合启动子状态、新生转录、RNA及翻译测量结果后，我们发现的是基因特异性的调控策略，而非一种共同的SC调控机制。这种独立性并不局限于生殖系，并解释了癌症为何能够表达单个SC基因。在癌细胞中，不同SC基因座处于彼此不同的转录状态，包括常规启动子激活、替代启动子使用、细胞周期依赖性转录，以及在检测不到有效转录的情况下启动子仍具备转录能力。DNA甲基化可以抑制单个SC启动子，但并不能界定一种共同的体细胞OFF状态；而相关的转录输入在不同SC基因之间可产生不同的下游RNA输出。出乎意料的是，对健康小鼠和人类组织开展的单细胞转录组分析显示，体细胞中的SC表达并不局限于癌症：单个SC基因与特定细胞群体之间呈现出可重复的关联，包括成纤维细胞、髓系细胞、施旺细胞和祖细胞。因此，SC蛋白既不是作为一个必然协同的基因集合被表达，也不是作为一个整体被沉默。我们提出，SC身份源于减数分裂期间受到时间限制的、彼此独立调控的基因和蛋白质的汇聚与组装；与此同时，它们在调控上的自主性使单个组分能够在正常体细胞和癌症中被保留或重新部署。因此，SC代表一种涌现的分子状态：其组分保留着各自不同的调控身份，而它们在减数分裂前期的短暂汇聚则产生了一种结构和功能，任何单个组分都无法独立定义这种结构和功能。
联会复合体（synaptonemal complex，SC）蛋白在减数分裂过程中组装形成高度特化的染色体结构，并被认为是协调的生殖系程序的产物，而该程序在体细胞中处于沉默状态。在本研究中，我们表明，这一二元模型并不能描述哺乳动物8个核心SC基因的调控。尽管这些基因编码的蛋白组装成单一的分子复合体，SC基因却从减数分裂进入直至SC解体，遵循彼此不同的调控轨迹。它们的激活呈阶梯式发生；在粗线期晚期SC开始解体后，其转录本和蛋白质以不同的动力学特征持续存在；并且，RNA丰度通常无法预测蛋白质丰度，揭示出从转录到蛋白质积累之间存在广泛的调控。整合启动子状态、新生转录、RNA及翻译测量结果后，我们鉴定出的是基因特异性的调控策略，而非一种共同的SC调控机制。这种独立性并不局限于生殖系，并解释了癌症如何表达单个SC基因。在癌细胞中，不同SC基因座处于各异的转录状态，包括常规启动子激活、替代启动子使用、细胞周期依赖性转录，以及在未检测到有效转录的情况下具备启动子转录能力。DNA甲基化能够抑制单个SC启动子，但并不构成一种共同的体细胞“关闭”状态；此外，相似的转录输入在不同SC基因之间可产生不同的下游RNA输出。出乎意料的是，对健康小鼠和人类组织的单细胞转录组分析显示，体细胞中的SC表达并不局限于癌症：单个SC基因与特定细胞群体之间呈现可重复的关联，包括成纤维细胞、髓系细胞、施旺细胞和祖细胞。因此，SC蛋白既不是作为一个必然协同表达的基因集合而被表达，也不是作为一个整体被沉默。我们提出，SC的特征源于在减数分裂过程中，受到时间限制的、彼此独立调控的基因和蛋白质的汇聚与组装；与此同时，它们在调控上的自主性使单个组分能够在正常体细胞和癌症中被保留或重新部署。因此，SC代表一种涌现的分子状态：其组分保留着各自不同的调控身份，而它们在减数分裂前期的短暂汇聚，则产生了任何单个组分都无法独自定义的结构与功能。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.09.750351v1?rss=1
🏷️ 联会复合体 减数分裂 基因调控 染色体结构 单细胞转录组 癌症生物学