Cohesin是一种蛋白质复合物，对分裂细胞中的染色体分离至关重要。最近的证据表明，它在3D基因组结构中也起着重要作用，它像折纸一样折叠并调节基本表达，DNA复制和DNA修复等基本细胞过程。已经在某些类型的癌症和称为粘连病变的罕见疾病中鉴定出Cohesin突变。在Cell Reports上发表的一篇论文中，由Ana Losada领导的西班牙国家癌症研究中心(CNIO)的染色体动力学小组描述了cohesin在小鼠胚胎干细胞中的新功能，这可能有助于理解和解决这些疾病的原因。

Cohesins和多能性C0hesin有两种变体，包含SA1或SA2。虽然编码SA2的基因在某些类型的癌症中表现出高突变率，如膀胱癌，急性髓性白血病或尤文肉瘤，但SA1的突变率要低得多。

2018年，洛萨达领导的小组和Marc Marti-Renom领导的研究小组在国家基因组分析中心 - 基因组调控中心(CNAG-CRG)进行的一项研究揭示了每种变异在人类上皮细胞中的独特作用。现在，CNIO的研究人员已经采取了进一步措施，以确定每种变体在胚胎干细胞特有的基因组结构中扮演的角色，即能够产生成体生物体所有细胞类型的多能细胞。

研究小鼠胚胎干细胞 - 与人类胚胎干细胞相似 - ，Losada和她在CNIO的团队正在Cell Reports上发表cohesin-SA1如何有助于区分基因组组织的不同区域(TAD)，cohesin-SA2有助于调节具有保持干细胞多能性的基因的表达 - 多能性是使干细胞能够产生构成成体生物体的所有细胞类型的特性。

“确认我们在人体细胞中观察到的细胞也发生在与小鼠胚胎干细胞不同的细胞类型中对我们来说非常重要，”研究论文的通讯作者洛萨达说。此外，该研究为cohesin在胚胎干细胞结构中的新作用提供了证据。“我们首次展示了cohesin如何为Polycomb领域的3D组织做出贡献，”她补充道。

在癌症研究的聚光灯下

多梳结构域是仅存在于胚胎干细胞中的3D基因组结构，就好像它是在其基因组的折纸中在分化的组织细胞中缺失的额外折叠。这些区域以Polycomb复合物的存在为特征，对于防止编码在胚胎发育中具有特定功能的蛋白质的基因的表达是必需的。然后，Polycomb复合物参与基因的抑制，否则这些基因将有助于启动细胞分化。将在Cell Reports上发表的研究表明，cohesin-SA2也存在于这些区域，在那里它保留了Polycomb复合物中的一种蛋白质。“当细胞中cohesin-SA2的水平降低时，相关染色质结构域中的Polycomb蛋白水平也会降低，”Ana Cuadrado说，第一位共同作者和该研究的共同作者。“因此，染色体折叠松散，组织特异性基因的表达没有得到适当的沉默。干细胞不再具有多能性，无法正常工作。”

此外，远处染色体区域中的多梳结构域，即使在不同的染色体中，也相互作用，从而促进基因抑制。在保留Polycomb蛋白中，cohesin-SA2促进了这种相互作用。“我们没想到cohesin-SA1具有相反的功能，阻止了这些接触，”染色体动力学小组的生物信息学专家DanielGiménez说道，他是该研究论文的第一位合着者。

需要进一步研究以了解分化细胞中cohesin和Polycomb复合物之间的联系及其对癌细胞出现的可能贡献。“我们相信，这些研究将有助于我们了解cohesin突变在癌症发展和cohesinopathies中的作用，如Cornelia de Lange综合征，”Losada总结道。