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          经典BAF染色质重塑复合物通过细胞类型特异性辅因子招募决定干细胞命运

        经典BAF染色质重塑复合物通过细胞类型特异性辅因子招募决定干细胞命运

        Canonical BAF chromatin remodeling complex specifies stem cell fate via cell-type-specific co-factor recruitment.

        作者信息Mingyi Zhang, Jifan Feng, Tingwei Guo, Lin Meng, Fei Pei, Lu Gao, Yuchen Yang, Thach-Vu Ho, Yang Chai
        PMID41771870
        期刊Nat Commun
        发布时间2026-03-03
        DOI10.1038/s41467-026-70038-6
        来源查看原文

        实验完整度

        高

        体内小鼠遗传模型、单细胞多组学、CUT&RUN、Co-IP、荧光素酶报告基因及功能扰动等多层级验证

        主要模型

        小鼠切牙GLI1+间充质干细胞谱系 Gli1-CreER;Arid1afl/fl;Arid1bfl/fl双敲除小鼠 原代切牙间充质细胞

        重点核对

        他莫昔芬诱导剂量1.5 mg/10 g体重，连续3天腹腔注射，于出生后4-5周给药 DKO小鼠在诱导后4天进行scRNA-seq和scATAC-seq，5天进行表型分析 EdU按25 µg/g体重腹腔注射，分别于取材前2小时或48小时标记 notch assays中control n=5、DKO n=9；clipping assays n=4；统计采用非配对双尾Student t检验 shRNA慢病毒注射3 µl，流速20 nl/s，注射后9天取材

        摘要

        已知经典BAF（cBAF）染色质重塑复合物中的单个亚基可调控干细胞行为，且亚基间存在一定功能冗余。然而，cBAF复合物如何指导成体干细胞命运特化并维持干细胞微环境仍不清楚。我们以小鼠成体切牙为模型，发现cBAF通过招募不同的转录辅因子，塑造细胞类型特异性的染色质调控，从而决定间充质干细胞（MSC）命运。通过单细胞多组学和体内功能分析，我们鉴定出含ARID1的cBAF是维持MSC自我更新与分化动态平衡的关键守门因子。具体而言，cBAF–DLX2相互作用通过重塑微环境标志物Runx2的内含子染色质可及性来维持微环境身份，而cBAF–FOXO1直接调控谱系调控转录因子（包括STAT3和TRP53等）的启动子可及性，以平衡祖细胞增殖与分化。对RUNX2和TRP53的功能性扰动证实了它们在cBAF下游维持微环境和命运特化中的作用。我们的发现确立cBAF为成体干细胞微环境和谱系定向的核心调控因子，并突出了辅因子依赖机制，可能对组织再生和BAF相关疾病具有更广泛意义。

        实验结论

        提炼研究问题、关键发现与证据，快速把握文章的核心贡献。

        研究问题
        cBAF复合物如何以细胞类型特异性方式调控成体干细胞命运特化和干细胞微环境维持？
        核心机制
        cBAF通过招募不同转录辅因子实现细胞类型特异性染色质调控：cBAF–DLX2结合Runx2内含子抑制其表达以维持微环境身份，cBAF–FOXO1调控STAT3、TRP53等谱系调控转录因子启动子可及性以平衡祖细胞增殖与分化。
        主要证据
        小鼠切牙GLI1+谱系双敲除模型结合scRNA-seq、scATAC-seq、CUT&RUN-seq、Co-IP和荧光素酶报告基因显示，cBAF缺失导致Runx2及Stat3/Trp53等上调；Runx2敲低和Trp53杂合缺失可部分挽救表型。
        研究意义
        确立cBAF为成体干细胞微环境和谱系定向的核心调控因子，揭示辅因子依赖的染色质调控框架，可能对组织再生及BAF相关疾病具有广泛意义。

        研究路径

        按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

        1

        cBAF双敲除小鼠模型建立与表型分析

        验证cBAF在成体切牙生长、损伤修复和组织稳态中的作用

        构建Gli1-CreER;Arid1afl/fl;Arid1bfl/fl（DKO）小鼠，他莫昔芬诱导后通过notch移动实验、切牙修剪实验、HE染色评估生长、修复和形态变化

        2

        单细胞转录组分析细胞组成与分化轨迹

        揭示cBAF缺失后MSC、TAC和微环境细胞域的变化及命运决定异常

        对诱导后4天DKO小鼠切牙近端进行scRNA-seq，整合已发表对照数据，进行聚类注释和Monocle2拟时序分析

        3

        体内谱系追踪与增殖/凋亡检测

        验证cBAF缺失对MSC谱系分化和TAC增殖/凋亡的影响

        使用tdTomato报告基因追踪GLI1+ MSC分化，EdU脉冲标记增殖细胞，TUNEL检测凋亡，免疫染色检测β-GAL、RUNX2、Dspp等

        4

        单细胞ATAC-seq分析染色质可及性

        解析cBAF缺失对不同细胞类型染色质可及性的影响

        对诱导后4天DKO小鼠切牙近端进行scATAC-seq，与已发表对照数据整合，使用Signac分析差异峰和基因组分布

        5

        辅因子鉴定与物理互作验证

        鉴定与cBAF相互作用的细胞类型特异性转录辅因子

        对关闭峰进行HOMER motif分析，Co-IP验证ARID1A/ARID1B与DLX2、FOXO1等蛋白互作，RNAscope验证表达模式，TF footprinting和CUT&RUN-seq验证结合

        6

        cBAF–DLX2–Runx2调控轴功能验证

        验证cBAF通过DLX2抑制Runx2表达以维持微环境

        CUT&RUN-seq和scATAC-seq分析Runx2位点，荧光素酶报告基因检测内含子调控活性，siRNA敲低Dlx2检测Runx2表达，shRNA敲低Runx2进行体内挽救实验

        7

        cBAF–FOXO1–下游转录因子调控轴功能验证

        验证cBAF通过FOXO1调控Stat3、Trp53等转录因子以控制TAC命运

        TRRUST分析鉴定关键转录因子，scATAC-seq和CUT&RUN-seq分析启动子结合，荧光素酶报告基因验证转录抑制，构建DKO;Trp53+/-模型进行遗传挽救

        研究方法

        按研究目的归类文中使用的方法，便于定位所需技术。

        验证样本或模型特征
        苏木精-伊红染色免疫荧光染色RNAscope原位杂交
        验证细胞功能变化
        EdU掺入实验TUNEL实验谱系追踪缺口移动实验切牙修剪实验
        验证分子表达变化
        单细胞RNA测序批量RNA测序实时定量PCR荧光素酶报告基因实验
        验证机制链路
        单细胞ATAC测序CUT&RUN测序免疫共沉淀转录因子足迹分析HOMER基序分析
        数据分析与统计
        Seurat分析Signac分析Monocle2拟时序分析基因本体富集分析TRRUST分析非配对双尾Student t检验

        产品清单

        实验环节名称品牌货号
        他莫昔芬诱导他莫昔芬Sigma-AldrichT5648
        玉米油Sigma-AldrichC8267
        notch实验碳化钨钻头Brasseler USA018554U0
        组织切片切片机LeicaRM2235 ccwUS
        冷冻切片冷冻切片机LeicaCM1850
        免疫荧光染色封闭液PerkinElmerFP1012
        DAPIThermo Fisher Scientific62248
        抗ARID1A抗体Abcamab182561
        抗ARID1B抗体Abcamab244351
        抗Ki67抗体Abcamab15580
        抗β-半乳糖苷酶抗体Abcamab9361
        抗RUNX2抗体Cell Signaling Technology12556
        抗磷酸化组蛋白H2A.X (Ser139)抗体Cell Signaling Technology2577
        RNAscope原位杂交RNAscope多重荧光v2试剂盒Advanced Cell Diagnosis323100
        小鼠Dspp探针Advanced Cell Diagnostics448301
        小鼠Trp53探针Advanced Cell Diagnostics402331
        小鼠Dlx2探针Advanced Cell Diagnostics555951
        小鼠Foxo1探针Advanced Cell Diagnostics485761
        小鼠Axin2探针Advanced Cell Diagnostics400331
        小鼠Stat3探针Advanced Cell Diagnostics425641
        EdU检测Click-iT plus EdU细胞增殖试剂盒Thermo Fisher ScientificC10637
        TUNEL检测Click-iT plus TUNEL检测试剂盒Thermo Fisher ScientificC10617
        RNA提取RNeasy微量RNA提取试剂盒Qiagen74004
        间充质细胞分离I型胶原酶WorthingtonLS004196
        中性蛋白酶IISigma-Aldrich54905400
        α-MEM培养基Gibco12571063
        胎牛血清Gibco16000044
        单细胞RNA测序Chromium Next GEM单细胞3ʹ v3.1试剂盒10x Genomics--
        单细胞ATAC测序Chromium Next GEM单细胞ATAC文库与凝胶珠试剂盒10x GenomicsPN-1000176
        CUT&RUNCUTANA™ ChIC/CUT&RUN试剂盒Epicypher14-1048
        CUTANA™文库构建试剂盒Epicypher14-1001
        抗ARID1A抗体Abcamab182561
        抗ARID1A抗体Cell Signaling Technology12354
        抗ARID1B抗体Abcamab57461
        抗ARID1B抗体Cell Signaling Technology92964
        抗FOXO1抗体Proteintech18592-1-AP
        抗DLX2抗体Abcamab272902
        抗IgG抗体Epicypher13-0042
        免疫共沉淀抗ARID1A抗体Abcamab182560
        抗ARID1B抗体Cell Signaling Technology92964
        对照IgGCell Signaling Technology3900
        抗FOXO1抗体Cell Signaling Technology2880
        抗DLX2抗体Abcamab272902
        抗DLX1抗体Cell Signaling Technology96585
        抗DLX5抗体Abcamab109737
        抗FOXO3A抗体Cell Signaling Technology2497
        siRNA转染对照siRNAInvitrogen4390844
        Dlx2 siRNAInvitrogen4390771
        Lipofectamine RNAiMAX转染试剂Invitrogen13778150
        RNA提取RNeasy Plus微量RNA提取试剂盒Qiagen74034
        shRNA慢病毒注射Runx2 shRNA慢病毒Santa Cruzsc-37146-v
        对照shRNA慢病毒Santa Cruzsc-108080
        Hamilton注射器Hamilton Company--
        荧光素酶报告基因实验Runx2内含子报告基因载体GeneCopoeiaCS-MPRM76664-LvPG04-01-50
        Stat3启动子报告基因载体GeneCopoeiaCS-GS849T-LvPG04-01
        Trp53启动子报告基因载体GeneCopoeiaCS-GS850T-LvPG04-01
        EndoFectin™ Lenti转染试剂GeneCopoeiaEF001
        Secrete-Pair双荧光素酶检测试剂盒GeneCopoeiaFL033
        成像BZ-X810荧光显微镜KeyenceBZ-X810
        免疫共沉淀检测Azure 300成像系统Azure BiosystemsAzure 300

        关键环节

        汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

        环节核对要点
        他莫昔芬诱导与DKO模型
        他莫昔芬剂量1.5 mg/10 g体重、连续3天腹腔注射、出生后4-5周诱导；Arid1a/Arid1b floxed等位基因与Gli1-CreER品系背景
        阅读提示：Methods中Tamoxifen administration和Animals小节
        单细胞多组学取材与细胞数
        诱导后4天取材；scRNA-seq DKO 8182细胞、对照9625细胞；scATAC-seq对照5522细胞、DKO 5663细胞
        阅读提示：Methods中Single-cell RNA sequencing和Single-cell ATAC sequencing小节，Figure S2、Figure S5a
        EdU脉冲与TUNEL时间进程
        EdU剂量25 µg/g体重，取材前2小时或48小时注射；TUNEL检测时间点3-5 dpt
        阅读提示：Methods中EdU incorporation, staining, and TUNEL assays小节及Figure S4c,d
        CUT&RUN-seq抗体与重复数
        ARID1A、ARID1B、FOXO1、DLX2抗体来源和用量；对照样本2个重复、DKO样本1个重复
        阅读提示：Methods中CUT&RUN sequencing and data analysis小节
        shRNA慢病毒体内注射
        注射体积3 µl、流速20 nl/s、骨缺损直径0.3–0.4 mm、注射后9天取材；Runx2 shRNA货号sc-37146-v
        阅读提示：Methods中shRNA-lentivirus injection小节及Fig. 5f
        荧光素酶报告基因实验
        报告基因载体货号、转染试剂、Gluc/SeAP双报告检测；至少3个生物学重复，每样本读取3次
        阅读提示：Methods中Luciferase reporter assay小节
        统计设计与样本量
        notch实验control n=5、DKO n=9；clipping实验n=4；免疫染色n=3；统计采用非配对双尾Student t检验，p<0.05
        阅读提示：Figure legends 1d,1f,5h,5i及Methods中Statistical analysis and reproducibility小节

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