2026年4月3日,首都医学科学创新中心冷方伟教授、SUNY Downstate的Yu-San Huoh教授以及哈佛医学院Sun Hur教授在Nature Immunology发表综述文章“Multimerizing transcription factors FOXP3 and AIRE as chromatin architectural regulators”。该文章整合免疫学、基因组学、生物化学与结构生物学的最新进展,系统梳理了FoxP3与Aire这两个关键免疫转录因子的作用机制,并提出重要新概念:转录因子可通过多聚化重塑染色质三维结构,从而在整体层面调控基因表达网络,为理解免疫耐受及复杂转录调控提供了新的视角。

FoxP3是调节性T细胞(Treg)的核心转录因子,在免疫耐受的建立与维持中发挥关键作用。然而,其作用机制存在一个“谜题”:FoxP3在基因组上广泛结合,却仅对少数基因产生直接且幅度有限的调控效应。最新研究表明,FoxP3能够在富含TnG微卫星的DNA区域形成稳定且具有可塑性的多聚体,像“分子桥梁”一样连接远距离染色质位点,促进染色质环及更高阶结构的形成。由此,FoxP3不再仅是作用于单基因的“开关”,而更像一个“染色质架构师”,通过调节基因组空间结构,在全局层面精细调控基因表达(Nature, 2023; Molecular Cell, 2025)。此外,不同形式的FoxP3组装(如二聚体与高阶多聚体)还能协同参与DNA识别与桥接,作为组装起点驱动更大尺度的三维结构重塑(Immunity, 2022; Cell reports, 2025)。

另一关键因子Aire则在胸腺中主导中枢免疫耐受,通过诱导外周组织抗原表达来清除自身反应性T细胞。不同于传统转录因子,Aire缺乏明确的序列特异性DNA识别能力,而是依赖CARD结构域发生自发聚合,在细胞核中形成离散的“凝聚体”。这些凝聚体富集转录共激活因子(如p300/CBP),并定位于预先活跃的增强子区域,构建转录活跃的“枢纽环境”。值得注意的是,Aire高占据的基因组区域与其强烈激活的靶基因往往并不重叠,提示其可能通过远距离甚至跨染色体的瞬时接触实现基因激活,呈现出随机性和细胞间异质性的表达特征。同时,Aire的聚合受到精细调控:PHD结构域通过识别广泛存在的H3K4me0标记抑制非特异性聚合,而CTT与共激活因子的相互作用则在特定染色质环境中触发聚合,实现“抑制—激活”的动态平衡(Nature Communications, 2020; Nature Immunology, 2024)。
总体而言,无论是FoxP3通过多聚化桥接染色质形成结构网络,还是Aire通过凝聚体构建转录枢纽,这些发现共同指向一种新的转录调控模式:基因表达不仅取决于转录因子“结合在哪里”,更取决于其“如何组装以及如何塑造染色质的三维结构”。这一“结构维度”的新框架,不仅解释了传统模型难以回答的问题,也提示类似机制可能广泛存在于其他转录因子中,为理解复杂生命过程中的基因调控网络提供了新的视角,并为未来靶向转录因子“组装状态”的精准干预策略开辟了新方向。
冷方伟
获得四川大学学士学位、中科院生物物理研究所博士学位,在哈佛医学院波士顿儿童医院及霍华德休斯医学研究所完成博士后研究。曾任哈佛医学院波士顿儿童医院讲师。期间聚焦调节性T细胞(Treg)发育和功能,结合免疫学、生物化学、结构生物学、细胞生物学、生物信息学、基因组学和单分子荧光共振能量转移等方法,揭示了FoxP3基因突变引发IPEX综合症的致病机制,并系统研究了FoxP3在调节性T细胞中调控基因转录、桥接TnG微卫星DNA以重塑染色质三维结构等方面的重要作用。相关成果发表在Nature(2023)、Immunity(封面文章, 2022),Molecular Cell (2025)和Cell reports(2025)等期刊。现任首都医学科学创新中心研究员,入选国家高层次青年人才项目。
实验室从转录因子调控网络、染色质三维结构及蛋白互作网络等方面,系统研究调节性T细胞发育和功能过程中的基因调控机制,并设计靶向调节性T细胞的小分子、多肽药物及纳米抗体,以调控其免疫抑制功能,用于开发自身免疫疾病和肿瘤治疗策略。此外,实验室还探索微卫星DNA、转座子等非编码区域在转录调控和疾病发生过程中的作用。
了解更多:https://www.cimrbj.ac.cn/channel/1896742745033281536.html
冷方伟实验室目前正在招聘博士后和科研助理,详情请点击查看:
博士后:https://www.cimrbj.ac.cn/content/2c974d05957b7bc90195897486f70067.html
科研助理:https://www.cimrbj.ac.cn/content/2c974d05957b7bc90195897c818e0068.html
有意者请将个人简历等材料发至:Fangwei.leng@cimrbj.ac.cn