2026 年 6 月 16 日，中国科学技术大学刘丹教授、侯中怀教授、姚雪彪教授团队合作在 Nature Communications 在线发表题为 Epigenetic compartmentalization of mitotic chromosomes by phase-separation-driven repulsion between WDR5 and the chromosomal passenger complex 的研究论文。该研究揭示了WDR5蛋白通过液-液相分离（LLPS）介导的物理排斥力作用，与表观遗传修饰协同建立染色体臂与着丝粒区域的空间区室化，从而确保染色体精确分离的分子机制。

承上启下：破解领域延续十六年的 " 着丝粒定位谜题 "

有丝分裂过程中，染色体乘客复合物（CPC）必须精准定位于着丝粒，才能使 Aurora B 激酶感知动粒张力，并磷酸化连接错误微管的动粒蛋白，确保染色体正确双向排列。团队在该领域有着长期积累：2009 年，刘丹教授在 Science 上发表工作，揭示了 CPC 通过感知动粒张力选择性磷酸化排列异常的动粒蛋白，从而解离错误微管连接的机制。随后，2010 年领域内同期三篇 Science 论文进一步阐明了组蛋白 H3 第 3 位苏氨酸磷酸化（H3T3ph）是 CPC 中 Survivin 亚基的直接结合信号，决定了 CPC 及 Aurora B 在着丝粒的定位。

然而，一个关键问题始终悬而未决：催化 H3T3 磷酸化的 Haspin 激酶在整个染色体上均匀分布，为何 H3T3ph 修饰却只在着丝粒区域被选择性地建立？这一谜题延续了十六年。

此次发表的Nature Communications工作正是针对这一核心问题。研究团队发现，WDR5 蛋白通过其 N 端 32 个氨基酸的固有无序区（IDR）驱动液 - 液相分离，在染色体臂上形成动态凝聚体。WDR5 凝聚体与 CPC 凝聚体之间存在内在的物理不混溶性，二者混合时形成 CPC 包裹 WDR5 的同心双层结构。通过 Cahn-Hilliard 相场模拟和体外重组实验，团队证明这种排斥力由 WDR5 自身的相分离倾向决定，且正电荷和疏水残基是产生排斥作用的关键。

" 推 - 拉 " 协同：从物理排斥力到表观遗传协同的区室化

基于上述发现，研究团队提出：WDR5 通过相分离定位于染色体臂，将 CPC 从臂上 " 推开 "；着丝粒区域则通过 H3T3ph 修饰将 CPC" 拉向 " 着丝粒。这一 " 推 - 拉 " 协同机制确保了 CPC 的着丝粒精准富集。当 WDR5 的 IDR 缺失或其相分离能力受损时，排斥力消失，H3T3ph 异常扩散至染色体臂，Aurora B 错误定位，导致染色体排列紊乱。

尤为重要的是，单纯恢复 H3K4me3 水平而不恢复 WDR5 相分离，仍无法挽救 CPC 定位缺陷，证明相分离驱动的物理排斥力是染色体区室化建立中不可或缺的空间组织力量。

概念突破：相分离驱动力与表观遗传区室化的协同的拓扑学编码

该研究首次将液-液相分离介导的排斥作用力纳入染色质区室化的主动组织机制，提出了相分离与表观遗传修饰协同编码染色体空间信息的理论框架，揭示了生物大分子凝聚体的物理特性与化学修饰信号共同构成空间密码，在无膜细胞器尺度上实现基因组功能域的精准划分。这项工作解决了H3T3ph着丝粒选择性的长期谜题，也为理解其他染色质状态的空间分布提供了可参考的普遍性原理。

左侧，" 推–拉（push – pull）" 机制共同调控 CPC 在着丝粒的富集：WDR5 液 - 液相分离形成的 WDR5/H3K4me3 凝聚体在染色体臂排斥 CPC（"push"），而 H3T3ph 在着丝粒招募 CPC（"pull"）。右侧，两类凝聚体相互排斥，形成无膜染色体区室，并构建物理屏障，使 WDR5/H3K4me3 与 CPC/H3T3ph 分别分区于染色体臂和着丝粒，从而保证染色体空间分区精确性并促进 Aurora B 在着丝粒的富集。

中国科学技术大学王云博士、江贤赟博士和刘行教授为论文共同第一作者。盛四辈博士、姚雪彪教授、侯中怀教授和刘丹教授为共同通讯作者。

https://www.nature.com/articles/s41467-026-74446-6

制版人： 十一

参考文献

[ 1 ] Liu, D., et al. Sensing Chromosome Bi-Orientation by Spatial Separation of Aurora B Kinase from Kinetochore Substrates.Science323, 1350 – 1353 ( 2009 ) .

[ 2 ] Kelly, A. E., et al. Survivin Reads Phosphorylated Histone H3 Threonine 3 to Activate the Mitotic Kinase Aurora B.Science330, 235 – 239 ( 2010 ) .

[ 3 ] Wang, F., et al. Histone H3 Thr-3 Phosphorylation by Haspin Positions Aurora B at Centromeres in Mitosis.Science330, 231 – 235 ( 2010 ) .

[ 4 ] Yamagishi, Y., et al. Two Histone Marks Establish the Inner Centromere and Chromosome Bi-Orientation.Science330, 239 – 243 ( 2010 ) .

[ 5 ] Wang, Y., Jiang, X., Liu, X., et al. Epigenetic compartmentalization of mitotic chromosomes by phase-separation-driven repulsion between WDR5 and the chromosomal passenger complex.Nature Communications ( 2026 ) . https://doi.org/10.1038/s41467-026-74446-6

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