Nucleic Acids Research | GATA3作为先驱转录因子调控增强子生成：AP-1和染色质重塑酶在其中的作用

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真核生物中，基因的激活依赖转录因子和转录机器对染色质中DNA的访问。由于染色质结构的抑制性，蛋白质对DNA的直接结合是转录调控的关键限速步骤。先驱转录因子（Pioneer Transcription Factors, PTFs）因其能够结合在核小体DNA上并启动染色质重塑，被认为在细胞命运决定中起核心作用。GATA3作为GATA家族成员，是一种典型的先驱转录因子，其在乳腺癌、免疫细胞分化等多个生物学过程中具有重要功能。然而，其如何结合到封闭染色质并促进染色质可及性的机制仍不清楚。本研究利用SUM159PT细胞系构建DOX诱导表达的野生型及TA1结构域缺失型GATA3细胞模型，结合ATAC-seq和CUT&RUN等多组学技术，系统分析了GATA3介导的染色质可及性增强位点（productivity sites）与结合但无功能位点（unproductive sites）的差异，重点研究了AP-1和SWI/SNF复合物在其中的作用。

本研究通过构建SUM159PT细胞中DOX诱导表达野生型和TA1结构域缺失型GATA3的稳定细胞系，结合ATAC-seq与CUT&RUN等高通量测序技术，系统研究了GATA3在染色质重塑中的机制。研究首先确认在诱导24小时后，野生型GATA3显著增加了13,070个染色质可及性位点，而TA1缺失型仅有11个位点获得开放性，表明TA1结构域在GATA3介导的染色质重塑中具有关键作用。RNA-seq分析进一步显示，野生型GATA3表达后，273个基因上调，176个基因下调，而TA1缺失型几乎无基因表达变化，GSEA分析显示野生型GATA3促进上皮细胞分化基因表达，抑制上皮-间质转化相关基因，支持其在细胞命运重编程中的功能。ATAC-seq峰分析显示，获得的可及性位点多为增强子区域，表现为H3K4me1和H3K27ac修饰富集。TF足迹分析（Transcription Factor Footprinting）显示，AP-1和RUNX家族的结合位点在野生型GATA3结合的可及性增强位点中显著富集，而TA1缺失型中这些位点的结合显著减少，表明GATA3与AP-1在增强子位点协同结合。进一步分析显示，野生型GATA3与AP-1在可及性增强位点的结合距离更近，暗示其可能直接相互作用。CUT&RUN分析证实，野生型GATA3结合区域富集p300和BRG1等染色质重塑因子，而TA1缺失型则无法有效招募这些因子。通过使用AFOS化合物抑制AP-1结合，研究发现仅有少量可及性位点受影响，而使用BRM014抑制SWI/SNF的ATPase活性后，GATA3结合及染色质可及性显著降低，特别是在可及性增强位点，表明SWI/SNF复合物是GATA3作用的必要协同因子。研究还通过染色质重塑和增强子生成的基因组注释分析，发现可及性增强位点多位于内含子和基因间区，符合增强子的典型特征，而未增强位点也具有相似的基因组分布，但缺乏H3K27ac修饰和p300结合，说明其为非功能性结合位点。此外，通过比对MDA-MB-231细胞中稳定表达GATA3的数据，研究确认SUM159PT模型中观察到的可及性变化具有可重复性，进一步支持GATA3在不同细胞背景中作用的保守性。整体上，本研究通过多组学手段，系统揭示了GATA3作为先驱转录因子在增强子形成中的分子机制，强调了AP-1和SWI/SNF复合物的协同作用，并为染色质重塑因子在转录调控中的功能提供了新的实验证据。

本研究系统揭示了GATA3作为先驱转录因子在增强子形成中的分子机制。研究发现，GATA3在TA1结构域存在下能够显著促进染色质可及性，且这一过程与AP-1的结合和SWI/SNF复合物的染色质重塑功能密切相关。尽管AP-1在部分可及性位点富集，其抑制仅轻微影响染色质可及性，而SWI/SNF复合物的抑制则显著削弱了GATA3介导的增强子形成和染色质重塑。研究进一步表明，GATA3的TA1结构域在招募p300、BRG1等共因子中起关键作用，而AP-1与GATA3在增强子位点的协同结合可能促进局部染色质的结构变化，从而促进增强子活性。这些发现为先驱转录因子如何协同辅助因子促进增强子生成提供了机制性解释，并为GATA3在乳腺癌、免疫分化等过程中的功能调控研究奠定了基础。