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BRD4蛋白是BET蛋白家族最重要的成员,在调控基因转录、DNA复制与修复、细胞周期等过程中发挥关键作用,与多种癌症的发生发展密切相关,包括急性髓系白血病、多发性骨髓瘤、伯基特淋巴瘤、NUT中线癌、结肠癌和乳腺癌等。作为转录调控因子的一员,BRD4也对保持染色质高度有序的结构具有重要作用,介导多种转录相关因子在基因增强子上的招募,从而促进转录激活。由于m RNA成熟过程中的可变剪接,BRD4蛋白存在两个亚型,长亚型(BRD4L)和短亚型(BRD4S)。BRD4S(氨基酸1-722)包含了BRD4L的N端区域的719个氨基酸,和C端的三个与BRD4L不同的氨基酸,GPA。目前,对于BRD4L长亚型蛋白的研究较多,而对于BRD4短亚型的功能还知之甚少。液-液相分离(LLPS)是指两种液体不溶于一种均一液相中,产生了不同的相-相分离的现象。当溶液中的生物大分子例如蛋白质或者核酸经历液-液相分离时,它们会聚集在一个密集的类似液滴相中,与此同时也形成一个稀疏的相。越来越多的研究表明,液-液相分离是细胞内形成无膜隔间的机制。液-液相分离在生物体内普遍存在,在染色质结构、基因转录调控、翻译、表观遗传调控等方面发挥重要作用,与生物体正常生理功能的运转及疾病相关的发生与发展均具有紧密的联系。液-液相分离通常在具有多价相互作用的分子中,也就是说具有多个发生分子间或分子内相互作用的元件的分子。这些分子包括:1,包含多种具有分子相互作用元件结构域的蛋白;2,包含能够提供多种弱相互作用的固有无序区域的蛋白。液-液相分离可以通过有三维结构的结构域和固有无序区域介导发生,BRD4S蛋白含有两个溴结构域,一个ET结构域,其余含有大量固有无序区域,因此我们认为BRD4S蛋白质在体内能以液-液相分离的形式聚集在一起发挥生物功能。BRD4蛋白仅以微弱的亲和力与乙酰化染色质结合,却能保持其在染色质上稳定结合的状态,因此我们推断还有其他相互作用的存在,增强了BRD4蛋白与染色质的亲和力。文献报道,BRDT通过同时与DNA及乙酰化的组蛋白结合来增强其与核小体结合的亲和力和特异性。因此,BRD4S可能通过与DNA和乙酰化组蛋白发生双共价结合,增强其与染色质的亲和力,并通过液-液相分离的机制,招募转录机器相关因子,从而促进BRD4S行使其转录共作用因子的功能。本文通过对BRD4短亚型蛋白质在体外条件下液-液相分离及基因转录调控功能的研究,得出以下结论:1.BRD4S蛋白质能够在体外条件下发生液-液相分离现象,BRD4S通过LLPS形成的液滴对盐浓度敏感,具有动态性和可逆转性,显示了BRD4S液滴的液态特性。不同截短体蛋白质LLPS的数据表明,BRD4S序列中的固有无序区域与溴结构域共同介导LLPS的形成;2.BRD4S能够与双链DNA相互作用。其中赖氨酸富集区域BID是BRD4S与双链DNA作用的关键区域。同时,双链DNA能够通过与BRDS相互作用,增强BRD4S形成的液-液相分离;3.磷酸化p-BRD4S导致蛋白质分子表面电荷的分布变化,使蛋白质分子结构重组,从而抑制了其在体外条件下形成液-液相分离及与双链DNA相互作用的能力;4.BRD4S蛋白质可以在He La细胞核提取物中形成LLPS,BRD4S通过与DNA及乙酰化组蛋白的双共价结合,以及液-液相分离的机制,招募转录机器相关蛋白至包括RNA Pol Ⅱ(S2P和S5P Pol Ⅱ)、BRD4L、Med1、CDK9等聚集在转录位点,从而增强DNA模板的转录活性。综上所述,本文揭示了BRD4S通过液-液相分离,招募转录机器并调控基因转录的新机制,为转录共作用因子如何实现基因转录调控提供了新的思路。