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2025年10月3日，51直播-51直播网 、血管稳态与重构全国重点实验室付毅研究员、孔炜教授与赵东宇研究员作为共同通讯作者，在《Nature communications》上在线发表了题为“The inner nuclear membrane protein LEMD3 organizes the 3D chromatin architecture to maintain vascular smooth muscle cell identity”的研究论文，揭示了染色质三维构象在维持血管平滑肌细胞收缩表型中的作用。

血管平滑肌细胞失去收缩表型发生表型转化，是动脉粥样硬化、血管损伤后再狭窄、血管钙化及动脉瘤等多种血管病变发生的关键环节。目前，关于血管平滑肌细胞表型的调控机制，研究主要集中于转录因子及表观遗传修饰的作用。细胞核中染色质具有三维构象，在空间上折叠形成特定的层级结构，包括染色质区室（compartment A/B，常/异染色质）、拓扑相关结构域（TAD）及染色质环（loop）。这些不同层级结构的动态变化重塑染色质三维结构，在调控基因表达和决定细胞身份中发挥重要作用。然而，染色质三维结构对于血管平滑肌细胞表型的影响尚不清楚。

研究团队首先构建了EGFP报告基因与平滑肌收缩标志基因ACTA2融合表达的血管平滑肌细胞系，通过EGFP的表达水平反映血管平滑肌细胞的表型转化，利用该细胞系进行基于流式分选的全基因组CRISPR筛选维持收缩表型的关键基因。这是首次在血管细胞中利用全基因组gRNA文库进行功能基因筛选。研究团队通过CRISPR筛选发现维持收缩表型的新调控因子——内核膜蛋白LEMD3。进一步通过蛋白结合组、RNA-Seq、ATAC-Seq、ChIP-Seq、染色质构象捕获（Hi-C）等多组学分析及分子动力学模拟，解析LEMD3维持收缩表型的分子机制，发现LEMD3与异染色质蛋白CBX3相互作用，介导异染色质锚定在核外周。异染色质的核周锚定，有利于转录活跃的常染色质与转录抑制的异染色质在空间上分隔开来。在LEMD3缺失时，原本清晰的染色质边界被打破，常/异染色质交界处的TAD之间的相互作用增强，会干扰位于常染色质上的平滑肌收缩相关基因的正常转录表达，导致血管平滑肌细胞失去收缩表型。以上结果说明，内核膜蛋白LEMD3通过维持异染色质的核周锚定，调控染色质三维构象，进而维持收缩相关基因的表达，维持血管平滑肌细胞收缩表型。此外，研究团队还发现在PDGF-BB等病理刺激下，LEMD3表达下调，LEMD3与CBX3互作减弱，导致血管平滑肌细胞失去收缩表型去分化；并且通过构建平滑肌细胞特异性Lemd3敲除小鼠，在颈总动脉导丝拉伤模型中，发现Lemd3缺失加重了血管损伤后的新生内膜形成。

该研究揭示了内核膜蛋白LEMD3调控的染色质三维构象对于维持血管平滑肌细胞收缩表型至关重要，其功能障碍导致染色质三维构象变化可能是多种血管疾病（如血管再狭窄、动脉粥样硬化等）发生发展的关键机制。有趣的是，以往的研究发现染色质三维构象重塑更多聚焦于compartment相互转换和loop的形成，而在TAD层面主要是TAD内部区域的相互作用，本研究则发现LEMD3缺失并没有引起compartment的显著改变，在TAD层面主要引起常/异染色质交界处TAD之间相互作用的改变，这在之前的研究中鲜有关注。

51直播-51直播网 李文强博士后和廖蕴晰博士为本文的共同第一作者，51直播-51直播网 付毅研究员、孔炜教授和赵东宇研究员为本文的共同通讯作者。该工作还得到51直播-51直播网 孙露洋教授、中国医学科51直播 阜外医院深圳医院王志华教授等的支持与合作。该项研究由国家科技重大专项、国家自然科学基金创新群体、国家自然科学基金重点项目及北京市自然科学基金等资助。

文章链接：//doi.org/10.1038/s41467-025-63876-3