Taf3-KO 基因敲除小鼠

Taf3，也称为TBP相关因子3，是一种重要的转录辅因子。它参与核心启动子识别复合物（TFIID）的形成，TFIID是基础转录因子复合物的一部分，对于基因表达的调控至关重要。Taf3与TATA盒结合蛋白（TBP）相互作用，在转录起始中发挥重要作用，特别是在某些基因的特异性激活中。此外，Taf3还参与多种生物学过程，包括红细胞生成、肌细胞分化和干细胞的多能性维持。

Taf3与组蛋白修饰H3K4me3相互作用，调控前起始复合物（PIC）的形成和选择性基因激活。H3K4me3是一种组蛋白标记，与活跃的基因相关，通过与其效应蛋白相互作用促进转录。研究发现，H3K4me3与Taf3相互作用，可以指导TFIID在活性基因上的全局招募，包括一些p53靶基因。进一步分析表明，H3K4me3通过刺激PIC形成增强p53依赖性转录，并通过与TAF3相互作用，可以独立或与TATA盒协同作用，指导PIC形成和转录。此外，H3K4me3-TAF3/TFIID相互作用调节p53在基因毒性应激下的基因选择性功能。这些发现表明H3K4me3通过Taf3指导PIC组装，以快速诱导特定p53靶基因的机制[1]。

基因组关联分析发现，TAF3基因与红细胞相关特征有关。研究发现，在北意大利的一个创始人群体队列中，TAF3基因与平均红细胞血红蛋白浓度（MCHC）相关。TAF3编码一个转录辅因子，参与核心启动子识别复合物，在斑马鱼和鼠类红细胞生成中发挥作用。研究表明，TAF3对于SPTA1基因的转录是必需的，SPTA1基因编码α-肌动蛋白，是连接质膜和肌动蛋白细胞骨架的蛋白质之一。SPTA1基因突变会导致遗传性球形红细胞增多症，这是一种MCHC的单基因疾病，以及正常MCHC水平的维持。因此，TAF3对于正常红细胞生成是必需的，可能对控制血红蛋白（Hb）与细胞体积的比例和红细胞成熟动力学有重要作用。此外，TAF3可能是一个与红细胞膜疾病相关的候选基因或修饰基因[2]。

在肌细胞分化过程中，Taf3在亚核水平上发生空间分离。研究发现，Taf3在肌细胞中远离核周，而肌生成基因MyoD优先定位于肌细胞核周。这种分离与Taf3和TFIID在MyoD启动子上的不同占有率相关。通过调节MyoD基因的亚核位置或Taf3蛋白，可以改变Taf3在MyoD启动子上的占有率。在分化的肌管中，MyoD基因被重新定位到核内，Taf3存在的地方。Taf3 PHD指对H3K4Me3的高亲和力识别似乎对于Taf3在核内的隔离是必需的。这表明，核心转录成分和其靶基因在亚核水平的隔离提供了在分化过程中启动子选择性的额外机制[3]。

核磷脂酰肌醇（PI）是重要的信号分子，影响基因表达。研究发现，核PI可以直接影响转录机制。研究报道，PIP4K2B脂质激酶调节核PI5P和肌生成基因的表达。靶向筛选PI相互作用蛋白发现，Taf3的PHD指是PI的相互作用位点，并且PI结合可以调节Taf3与H3K4me3的关联。Taf3突变体分析表明，Taf3将PIP4K2B介导的PI变化转化为特定基因转录的变化。这项研究揭示了Taf3是核PI的直接靶标，并进一步说明了基础转录成分作为信号传导的重要性[4]。

在儿科间充质肿瘤中，MN1和TAF3基因融合被发现。研究发现，MN1融合在软组织肿瘤中具有致癌作用。研究报道了一例8岁男孩的面部肿瘤，该肿瘤在手术切除后5年内没有复发或转移。组织学上，肿瘤主要由非典型的、轻度异形的上皮样细胞层和巢组成。免疫组化显示，肿瘤在上皮样细胞成分中表达细胞角蛋白AE1/AE3，但其他方面表现为非特异性表型。靶向RNA测序发现了一个MN1（外显子1）::TAF3（外显子3）融合转录本。MN1::TAF3融合基因可能是一个与儿童圆形细胞肉瘤相关的肿瘤亚群[5]。

Taf3与TFIID的多价结合对基因表达调控至关重要。研究发现，TFIID的招募是转录起始的重要步骤。基因启动子包含不同的DNA序列元件，并且被翻译后修饰的核小体所标记。这些单个特征对于TFIID招募的贡献尚待阐明。研究使用固定的重组启动子核小体、常规生物化学和定量质谱技术来研究不同的组蛋白修饰和功能性DNA元件对TFIID结合的影响。研究数据揭示了H3K4me3、H3K14ac和TATA盒序列对TFIID结合的协同效应。定量分析发现，亲和纯化的人TFIID存在一个稳定的二聚体核心。几个外周TAF，包括与不同启动子特征相互作用的TAF，在亚化学计量的情况下存在，但数量可观。研究还发现，TFIID的Taf3亚基以H3K4me3依赖性方式结合到准备就绪的启动子上。此外，Taf3的PHD指对于快速诱导靶基因是重要的。因此，TFIID在启动子上的精细调整是通过与DNA元件和组蛋白修饰的协同接触驱动的，最终导致高亲和力相互作用和转录激活[6]。

Taf3在胚胎干细胞谱系承诺的调控中发挥作用。研究发现，Taf3在ES细胞中高度富集。在这种情况下，Taf3对于内胚层谱系分化是必需的，并防止神经外胚层和间充胚层的过早特异性。除了其在核心启动子识别复合物TFIID中的作用外，全基因组结合研究显示，Taf3定位于与CTCF/cohesin结合的染色体区域，这些区域与Taf3上调的基因选择性相关。值得注意的是，CTCF直接招募Taf3到启动子远端位点，并且观察到Taf3依赖性DNA环出，这些环出发生在远端位点和被Taf3/CTCF/cohesin占据的核心启动子之间。这些发现支持Taf3在介导长程染色质调控相互作用中的新作用，这些相互作用保护了多能性下精细平衡的转录程序[7]。

核心启动子和基础转录机制在基因表达调控中发挥重要作用。RNA聚合酶II核心启动子是一个结构和功能多样的转录调控元件。转录起始有两种主要策略 - 集中启动和分散启动。在集中启动中，转录从一个核苷酸或几个核苷酸的簇中开始，而在分散启动中，在一个约50到100核苷酸宽的广泛区域上有几个弱的转录起始位点。集中启动是更简单生物中的主要转录方式，而分散启动在约三分之二的脊椎动物基因中观察到。调节基因倾向于具有集中启动子，而组成型基因通常具有分散启动子。因此，在脊椎动物中，集中启动子用于一小部分但生物学上重要的基因。集中核心启动子的特性取决于序列基序的存在或缺失，如TATA盒和DPE。例如，Caudal，一个关键调节同源基因网络的关键调节因子，优先激活从DPE依赖性启动子而不是TATA依赖性启动子的转录。基础转录因子，与核心启动子协同作用，是基因表达调控中的另一个重要组成部分。例如，在肌母细胞分化为肌管的过程中，细胞从基于TFIID的转录系统切换到基于TRF3-TAF3的转录系统。这些发现表明，核心启动子和基础转录因子是基因表达调控中重要但尚未充分探索的组成部分[8]。

Taf3与其他基因的联合表达可以作为肝细胞癌总生存期预测的预后标志。研究发现，通过HCC基因表达数据集和TCGA数据库，可以构建一个包含6个基因的预后标志，包括TAF3。该预后标志是基于这些基因的表达值的加权组合。Kaplan-Meier分析表明，较高的预后得分与更好的HCC总生存期相关。此外，该预后标志的稳健性通过另一个来自GEO的HCC基因表达数据集得到评估。单变量和多变量Cox回归分析表明，分期/预后得分与HCC总生存期显著相关。这项研究提供了一种识别HCC总生存期预测预后标志的流程，该方法可能也适用于其他类型的癌症[9]。

Taf3与TRF3在早期发育和造血中的选择性相互作用是必需的。研究发现，在斑马鱼中，TBP相关因子3（Trf3）对于早期发育和造血的启动是必需的，并且通过促进单个靶基因mespa的表达发挥作用。最近的研究表明，在鼠类肌细胞中，TRF3与TBP相关因子TAF3相互作用。研究发现，与Trf3耗竭的斑马鱼胚胎类似，Taf3耗竭的胚胎表现出多种发育缺陷，并且无法进行造血。Trf3和Taf3都选择性地结合到mespa启动子上，并且对于mespa的表达是必需的。值得注意的是，Taf3与Trf3相互作用，而不是与Tbp相互作用，并且一个破坏这种相互作用的Trf3突变体无法支持mespa的转录、早期发育和造血。因此，Trf3和Taf3之间的选择性相互作用对于斑马鱼早期发育和造血的启动是必需的。此外，研究还提供了证据表明，TRF3和TAF3在鼠类造血的启动中也是必需的[10]。

综上所述，Taf3是一种重要的转录辅因子，参与核心启动子识别复合物TFIID的形成，在基因表达的调控中发挥重要作用。Taf3与组蛋白修饰H3K4me3相互作用，调控前起始复合物（PIC）的形成和选择性基因激活。Taf3还参与红细胞生成、肌细胞分化和干细胞的多能性维持。此外，Taf3与其他基因的联合表达可以作为肝细胞癌总生存期预测的预后标志。Taf3与TRF3在早期发育和造血中的选择性相互作用是必需的。这些发现揭示了Taf3在多种生物学过程中的重要作用，并为进一步研究Taf3的功能和机制提供了重要的基础。