CTCF是cohesin介导的环挤压过程中依赖DNA张力的屏障

在真核生物中，基因组DNA被cohesin挤压成环。通过限制这一过程，DNA结合蛋白CCCTC结合因子（CTCF）产生拓扑关联结构域（TAD），这些结构域在发育和疾病中的基因调控和重组中具有重要作用。目前尚不清楚CTCF如何建立TAD边界，以及这些边界对cohesin的可渗透性如何。为了回答这些问题，我们在体外可视化单个CTCF和cohesin分子在DNA上的相互作用。我们证明CTCF足以阻断扩散中的cohesin，这可能反映了cohesive cohesin在TAD边界的积累，并且也足以阻断环挤压中的cohesin，这反映了CTCF如何建立TAD边界。正如预测的那样，CTCF不对称地发挥作用；然而，CTCF依赖于DNA张力。此外，CTCF通过改变cohesin的环挤压方向并诱导环收缩来调节其环挤压活性。我们的数据表明，CTCF不仅仅是cohesin介导的环挤压的简单屏障，而是这一过程的主动调节因子，TAD边界的渗透性可通过DNA张力进行调节。这些结果揭示了CTCF控制环挤压和基因组结构的机制原理。