人类基因组由23对染色体构成，其30亿碱基对伸展开来的线性长度约两米，但染色体在微小的细胞核中并非以线性形式存在，而是有机折叠成三维空间结构，这是细胞生命活动的物质结构基础，与基因表达调控息息相关，而基因表达调控又是生命体生理代谢发育和病理发生发展的基础。染色质的折叠是有规律的，研究染色质折叠的内在规律对于理解疾病非常重要，而折叠信号或调控元件就蕴藏在一维DNA序列中，尤其是存在于基因组的非编码调控区域。人类基因组包含有多达几百万个对于三维基因组折叠非常重要的调控元件，例如增强子、绝缘子和启动子等等，染色质架构蛋白通过与这些调控元件的动态相互作用调控基因组的空间架构,而已知最为重要的一个染色质架构蛋白叫做CTCF。

2020年3月23日，基因组领域顶级学术期刊Genome Biology在线发表了上海交通大学系统生物医学研究院比较生物医学研究中心吴强团队以《串联排列的CTCF位点作为拓扑绝缘子平衡染色质三维空间的结构和增强子/启动子的选择》为题目的最新研究成果。这项研究发现了基因组拓扑绝缘子（topological insulator），证明了基因组中串联排列的CTCF位点能够平衡基因组的空间接触和增强子与启动子的拓扑性选择。这是该团队发现增强子方向性后，在CTCF染色质架构蛋白介导三维基因组折叠和原钙粘蛋白基因簇表达调控机理研究方面取得的又一重要进展。

遗传学上定义绝缘子为基因组中能够阻断染色质位置效应的DNA调控元件，其通常位于基因组的增强子与启动子之间，并具有能够阻断增强子激活启动子的特性。绝缘子突变不仅会导致染色质空间结构异常，还会造成增强子与原癌基因异常远程相互作用（远程互作），参与了诸多疾病例如癌症的发病过程。但遗传学中有关绝缘子的性质以及作用机制还不清楚。该研究利用实验室开发的CRISPR大片段编辑技术对绝缘子进行了全面的剖析。以原钙粘蛋白alpha基因簇为模式基因（原钙粘蛋白是一类在脑发育脑认知中起到关键作用的细胞粘连分子），他们发现基因组中的CTCF位点无论是正向、反向、反向-正向组合、甚至是正向-反向组合，只要位于增强子和基因之间，都能够有效抑制增强子对基因的激活，起到绝缘子的作用。更为神奇的是位于增强子旁边的CTCF位点也能够阻断增强子的激活功能，保护启动子不被增强子异常激活。作者利用染色质构象捕获实验发现，绝缘子抑制基因表达的内在机理是通过与远处的CTCF位点形成染色质环化结构，来阻断目标基因与增强子的远程互作，从而抑制基因表达。他们通过数学计算分析发现，整个基因组中成千上万的CFCF位点都能够抑制启动子活性，它们不但能够直接负向调控启动子，而且能够通过影响增强子以及其与启动子的染色质环化强度间接负向调控基因表达。所以，基因组中每一个CTCF位点都能起到绝缘子的作用，也就是每一个CTCF位点都是一个绝缘子，这是对哺乳动物拓扑绝缘子及其作用机理的首次全面系统研究，对加深基因表达调控机理的理解有重要意义。

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