衰老相关 SATB1 缺失重塑初始 CD4+ T 细胞的 3D 基因组结构与转录程序

真核基因组在细胞核内折叠为A/B区室、拓扑关联结构域（TAD）和启动子-增强子环等层级结构：Hi-C技术奠定了在全基因组水平刻画这些组织原则的基础^[4]，TAD随后被确认为基因组组织的普遍结构特征^[2]，环的锚点常落在结构域边界并富集CTCF结合^[1]，而CTCF对TAD绝缘与位点间成环不可或缺^[3]。然而三维基因组如何随机体衰老改变仍不清楚：在pro-B细胞中已观察到区室水平交互增强、TAD内部交互减弱^[6]，老年肌肉干细胞则表现出远程接触增多与TAD边界绝缘丧失^[7]。这些变化究竟是结构完整性的随机衰退，还是由特定年龄依赖通路所驱动，一直悬而未决。免疫方面，已知老年人初始CD4+ T细胞中HELIOS表达降低会改变染色质重塑并促进炎症性效应应答^[5]，但三维基因组层面的机制所知甚少。

本文系统比较了年轻（6–8周龄）与年老（约18–22月龄）小鼠的初始CD4+ T细胞。转录组层面，2359个基因随龄显著变化，其中1737个上调、622个下调，上调基因集中于炎症与T细胞活化程序（如Ccl、Il、Tnf家族及Tbx21、Icos），并在人类单细胞数据中得到印证。但ATAC-seq和H3K27ac CUT&Tag的变化仅能解释很小一部分差异表达基因，提示局部染色质特征并非主要驱动力。Hi-C则显示，整体折叠模式（P(s)曲线）不变，A/B区室转换比例不高（约1%与1.4%），最突出的变化发生在TAD与成环层面：445个边界消失、395个新增，791个边界（约30%）的跨界交互显著增强而减弱的仅98个；3249个环获得或增强、2271个消失或减弱，且23.8%的增强环跨越TAD边界；约33%（577/1737）的上调基因与增强环相关。用dCas9-KRAB沉默年老细胞中与Nfatc1、Ccl启动子新建立的远端增强子，可显著降低靶基因表达，证实了这些重构环的功能意义。

机制探究首先排除了CTCF占位的改变——约25000个结合位点中仅极少数发生变化，且与结构变化不相关。进一步分析显示，年老细胞中CTCF位点之间的互作减弱，却更倾向“跳过”邻近锚点与更远区域接触。CoIP-MS筛选发现，与CTCF结合减弱最明显的蛋白中包含染色质组织因子SATB1，其转录本在年老T细胞中下调最为显著（log2FC = −2.91），蛋白水平与基因组占位同步下降。SATB1的8513个结合峰中有6679个与CTCF共定位；在年轻细胞中，这些共定位位点呈局部受限的“喷泉样”构象，年老细胞中则出现十字形条纹、喷泉样模式消退，提示失去SATB1约束后，CTCF位点获得了触及更远基因组区域的能力。

相较于既往对衰老相关三维基因组变化的描述性观察^[6,7]，本研究将广泛的年龄相关结构重塑归因于一个明确的、随龄下调的调控因子，说明这类变化并非全局随机衰退，并串联起SATB1缺失—CTCF作用范围延长—TAD绝缘减弱—活化与炎症基因异常上调这条通路，为免疫衰老提供了结构层面的解释，与HELIOS等转录层面的机制^[5]形成互补。不过，SATB1究竟如何限制CTCF介导的互作范围、恢复SATB1能否逆转年老细胞的结构与转录异常，以及这一机制在其他细胞类型和人类中是否同样成立，仍有待回答。