本研究由Xiang David Li（李祥）团队联合Haitao Li（李海涛）、Weiping Wang及Xin Li等多个课题组共同完成，主要作者包括Sha Liu、Jinzhao Liu、Yinqiao Wu和Xinyi Yao等。该论文于2026年1月9日在线发表于*Nature Chemical Biology*，题为“Complex-specific inhibitors for interrogating ATAC histone acetyltransferase complex”。

研究背景

组蛋白乙酰转移酶（histone acetyltransferases，HATs）通过修饰染色质来调控基因表达。HATs通常不以单体形式发挥作用，而是作为多亚基复合物的组成部分参与表观遗传调控。不同的复合物组成，尤其是非催化亚基的差异，决定了HATs在基因组上的定位和底物特异性。因此，仅针对共享的催化亚基进行化学干预或遗传敲除，无法解析特定HAT复合物的独特功能。

ATAC（Ada-Two-A-containing）复合物是一个重要的HAT复合物，主要通过GCN5/PCAF催化组蛋白H3第9位赖氨酸乙酰化（H3K9ac）和第14位赖氨酸乙酰化（H3K14ac），并通过KAT14催化H4K16ac。ATAC与SAGA复合物共享GCN5/PCAF催化亚基，但两者在基因组定位和靶基因上存在明显差异。YEATS2是ATAC复合物特有的非催化亚基，其YEATS结构域能够识别组蛋白H3K27的酰化修饰（如H3K27ac），从而将ATAC招募至染色质。在非小细胞肺癌（NSCLC）中，YEATS2常发生扩增，并与GCN5/PCAF高表达及H3K9ac水平升高相关。因此，靶向YEATS2 YEATS结构域有望在不破坏复合物完整性和不影响SAGA功能的前提下，特异性抑制ATAC复合物的染色质结合。

研究流程与方法

研究首先利用YEATS2 YEATS结构域与含共轭π体系的酰化修饰（如巴豆酰化Kcr和苯甲酰化Kbz）之间的π–π–π堆积作用，设计并合成了18个基于组蛋白H3第22–32位残基的十肽，其第27位赖氨酸携带不同π体系酰基。通过竞争性光交联实验筛选，发现携带苯并呋喃（benzofuran）基团的LS-08（H3K27bf）对YEATS2 YEATS结构域的结合亲和力较H3K27cr和H3K27bz提高约12倍（Kd为2.5 μM），且对其他YEATS家族成员（AF9、ENL、GAS41）无抑制作用。随后通过结构–活性关系（SAR）研究，对肽段长度、序列和酰基修饰进行优化，获得四肽LS-131，其Kd提高至0.2 μM。

为理解LS-131与YEATS2 YEATS结构域的结合机制，研究团队解析了YEATS2 YEATS与LS-131的共晶结构（分辨率2.88 Å）。结构显示苯并呋喃基团被Y262和W282夹住形成π–π–π堆积，且S230侧链较小及K263插入导致结合口袋较其他YEATS家族成员更宽大，从而实现了对YEATS2的选择性识别。

由于LS-131细胞通透性差，研究进一步对其结构进行优化：将极性丝氨酸替换为疏水性苯丙氨酸衍生物，将C端脯氨酸替换为哌啶，并进行骨架N-甲基化以提高蛋白酶稳定性。最终获得LS-170，其IC50为0.14 μM，细胞膜通透性显著改善，并且对其他YEATS家族成员及多种表观遗传“阅读器”和“擦除器”蛋白无抑制活性。

为验证LS-170在细胞内是否结合YEATS2 YEATS结构域，研究人员在U2OS细胞中表达YEATS2–sfGFP融合蛋白，通过荧光漂白恢复（FRAP）实验观察到LS-170处理可显著加快YEATS2–sfGFP的荧光恢复速率，类似于丧失乙酰赖氨酸结合能力的W282A突变体表型，表明LS-170能够在细胞内解离YEATS2与乙酰化染色质的结合。FRAP实验还证实LS-170对AF9、ENL和GAS41的染色质结合无影响。

为确定LS-170在全细胞蛋白质组水平的选择性，研究合成光亲和探针photo-LS-170，并进行基于TMT标记的竞争性化学蛋白质组学分析。结果显示，在H1299细胞中，只有YEATS2和MBIP（ATAC复合物的另一个亚基）被LS-170选择性竞争，说明LS-170在细胞内可选择性靶向ATAC复合物。

为检测LS-170是否能将ATAC复合物从染色质上解离，研究对稳定表达Flag-YEATS2的H1299细胞进行染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）。结果显示YEATS2主要结合在启动子区域（52.0%），且与H3K27ac和H3K9ac信号高度重叠。LS-170处理后，YEATS2在大量靶基因上显著丢失，其中75.9%的丢失峰位于启动子区。根据H3K27ac和H3K9ac启动子标记，将蛋白编码基因分为四类，发现ATAC结合区域（同时具有H3K27ac和H3K9ac标记）在LS-170处理后YEATS2信号下降最明显。通过ChIP-qPCR进一步证实LS-170同时降低了YEATS2和ZZZ3（ATAC另一特异亚基）在靶基因启动子上的占位，并降低H3K9ac水平，但不影响SAGA特异亚基ADA2B的结合，也不影响SAGA去泛素化酶UBP8的底物H2BK120ub水平，证明LS-170可特异性抑制ATAC复合物而不干扰SAGA复合物。

为研究LS-170对基因表达的影响，研究对LS-170处理24小时后的H1299细胞进行RNA测序（RNA-seq）。LS-170处理导致756个基因下调和566个基因上调。GO分析显示下调基因主要富集在DNA复制和细胞周期相关通路。GSEA分析发现E2F靶基因集显著下调。整合ChIP-seq和RNA-seq数据后发现，差异YEATS2结合峰注释的基因与下调基因显著重叠，说明这些基因可能是YEATS2–ATAC复合物的直接靶基因。RT-qPCR验证了多个细胞周期和DNA复制相关基因在LS-170处理后表达下调。BrdU掺入实验显示LS-170抑制DNA合成，流式细胞术显示LS-170诱导G1期阻滞。

在NSCLC细胞系中，LS-170对H1299、H157、PC9、A549、H292和H1975细胞均表现出生长抑制活性，其中H1299和H157最敏感（GI50分别为15.6 μM和6.8 μM）。克隆形成实验、迁移和侵袭实验均显示LS-170显著抑制NSCLC细胞恶性表型。

为评价LS-170的体内抗肿瘤活性，研究使用PEG3.4k-PLA5k纳米颗粒包载LS-170以延长其半衰期。在H1299皮下异种移植瘤模型中，LS-170纳米颗粒显著抑制肿瘤生长，且不影响小鼠体重、血清ALT和AST水平。肿瘤组织免疫荧光和免疫印迹显示H3K9ac和H3K14ac水平显著降低，H3K27ac和H4K16ac水平中度下降，而YEATS2表达未受影响，证明LS-170在体内通过抑制ATAC复合物活性发挥抗肿瘤作用。

主要结论

本研究开发了一种高选择性、具有细胞活性的YEATS2 YEATS结构域抑制剂LS-170。该抑制剂不直接靶向HAT酶活性，而是通过阻断YEATS2与乙酰化染色质的结合，特异性将ATAC复合物从染色质上解离，从而在不影响复合物完整性和SAGA功能的前提下抑制ATAC依赖性基因转录。LS-170在NSCLC细胞和小鼠模型中有效抑制DNA复制和细胞周期进程，展现出良好的抗肿瘤活性。该研究不仅揭示了ATAC复合物在基因调控中的特异性作用，也为通过化学手段研究其他染色质修饰复合物提供了新策略。

研究亮点

本研究的创新点在于：首次开发出靶向ATAC复合物特异性亚基YEATS2 YEATS结构域的化学抑制剂，实现了在保持复合物完整性的条件下特异性干扰ATAC染色质结合；通过共晶结构解析阐明了LS-131与YEATS2的π–π–π堆积和氢键网络等分子识别机制；利用FRAP、化学蛋白质组学和ChIP-seq等多种方法系统验证了LS-170的细胞靶点选择性；在体内外模型中证实了ATAC抑制对NSCLC的治疗潜力。此外，研究还揭示了化学抑制YEATS2与基因敲除在转录调控后果上的差异：LS-170选择性抑制ATAC染色质结合，而YEATS2 shRNA导致复合物解体并引发更广泛的转录扰动，特别是核糖体蛋白基因的显著改变。这一对比突显了“复合物完整型扰动”策略在研究染色质修饰复合物特异性功能中的独特价值。