024年8月7日，生研院汪方炜实验室在《美国国家科学院院刊》（PNAS）发表了题为Molecular mechanism and functional significance of Wapl interaction with the Cohesin complex的研究论文，揭示了黏连蛋白功能的重要调控机制。

黏连蛋白（Cohesin）是一个在进化上高度保守的环状结构复合体，参与调控一系列基于DNA和染色质的重要生物学过程（图1）。黏连蛋白可以拓扑联结两个DNA分子，通过介导姐妹染色单体粘连（sister chromatid cohesion）调控染色体分离、DNA复制和同源重组DNA修复，进而维护基因组的稳定性。黏连蛋白还可以拓扑结合单个DNA分子，通过形成染色质环（chromatin loop）调控基因组三维构象和基因转录。黏连蛋白的突变常见于癌细胞中，与癌症等疾病的发生发展密切相关。

024年8月7日，生研院汪方炜实验室在《美国国家科学院院刊》（PNAS）发表了题为Molecular mechanism and functional significance of Wapl interaction with the Cohesin complex的研究论文，揭示了黏连蛋白功能的重要调控机制。

黏连蛋白（Cohesin）是一个在进化上高度保守的环状结构复合体，参与调控一系列基于DNA和染色质的重要生物学过程（图1）。黏连蛋白可以拓扑联结两个DNA分子，通过介导姐妹染色单体粘连（sister chromatid cohesion）调控染色体分离、DNA复制和同源重组DNA修复，进而维护基因组的稳定性。黏连蛋白还可以拓扑结合单个DNA分子，通过形成染色质环（chromatin loop）调控基因组三维构象和基因转录。黏连蛋白的突变常见于癌细胞中，与癌症等疾病的发生发展密切相关。

本项研究利用一系列体内外蛋白互作实验，以及基于AlphaFold2的人工智能蛋白质结构分析，发现Wapl分别通过FGF基序和YNARHWN基序结合黏连蛋白核心亚基Scc1与SA2互作界面的不同区域（图3）。破坏FGF基序或YNARHWN基序与Scc1-SA2界面的结合，仅部分减弱Wapl与Scc1-SA2界面的结合，并部分削弱Wapl从染色体上移除黏连蛋白的能力。当FGF基序和YNARHWN基序被同时突变后，Wapl几乎不能结合黏连蛋白核心亚基，导致黏连蛋白异常紧密地结合DNA，进而阻碍有丝分裂期姐妹染色单体粘连的及时解除，造成染色体分离错误。此外，FGF基序和YNARHWN基序的叠加突变还会导致细胞分裂间期染色质异常凝缩，提示了基因组三维构象的改变。以上结果说明，Wapl通过两个独立的结构模块同时结合黏连蛋白核心亚基Scc1与SA2的互作界面，赋予Wapl从染色质上移除黏连蛋白的最大活性，从而确保了有丝分裂期染色体精确分离，以及分裂间期细胞中基因组的正常三维结构。

有丝分裂期染色体着丝粒区的黏连蛋白不能被Wapl移除。那么，Wapl的活性在着丝粒区又是如何被拮抗的呢？先前的研究表明，Sgo1在保护着丝粒区黏连蛋白中发挥重要作用。本研究发现，类似于Wapl的FGF基序与Scc1-SA2的相互作用，Sgo1利用其YNF基序结合Scc1-SA2界面。当YNF基序被突变为不能结合Scc1-SA2界面的ANA后，Sgo1保护黏连蛋白的活性大幅下降。有意思的是，Sgo1的YNF基序只能与Wapl的FGF基序竞争结合Scc1-SA2界面，而不能与Wapl的YNARHWN基序竞争。以上结果提示，着丝粒区可能存在一个含有YNARHWN基序的蛋白，该蛋白与Sgo1以及内层动粒蛋白CENP-U（包含一个可以结合Scc1-SA2界面的FDF基序）协同作用，充分抑制了Wapl与着丝粒区黏连蛋白核心亚基的结合。

综上所述，这项研究揭示了Wapl结合黏连蛋白复合体核心亚基的分子基础和功能，为受黏连蛋白调控的染色体行为和生物学功能研究提供了新的见解，并为黏连蛋白突变促进癌变的转化研究奠定了重要基础。