转录因子作为调控基因表达的关键分子，在细胞分化、发育、代谢及疾病发生中扮演核心角色，近年来，随着基因组学、蛋白质组学及高通量测序技术的飞速发展，转录因子研究取得了显著突破，不仅深化了对转录调控网络的理解，也为疾病诊断与治疗提供了新靶点，本文将从转录因子的结构功能、调控机制、技术方法及临床应用等方面综述最新研究进展。
转录因子通常包含DNA结合域（DBD）、转录激活域或抑制域及二聚化域等结构模块，DBD通过识别特定DNA序列（如启动子、增强子）实现靶向结合，而激活域/抑制域则通过招募共激活因子（如p300/CBP）或共抑制因子（如HDACs）调控转录活性，近年来，单分子成像技术揭示，转录因子在染色质上的结合并非静态，而是动态“搜索-结合”过程，其结合效率受染色质三维结构（如TADs）和表观遗传修饰（如组蛋白乙酰化）显著影响，CRISPR-dCas9结合荧光标记技术实时观测显示，Oct4在胚胎干细胞染色质上的结合半衰期仅数秒，这种动态性确保了基因表达的精确调控。
在调控机制方面，研究证实转录因子间存在复杂的协同与拮抗作用，传统观点认为转录因子通过线性级联调控基因，而最新研究揭示了“转录因子凝聚体”（transcriptional condensates）的形成机制，2025年《Nature》报道，哺乳动物转录因子（如Mediator复合物）通过液-液相分离（LLPS）形成无膜细胞器，富集RNA聚合酶II及共调控因子，显著提升转录效率，非编码RNA（如lncRNA）通过作为“分子海绵”或“脚手架”参与转录因子调控，lncRNA HOTAIR招募抑制因子PRC2沉默HOXD基因簇，而lncRNA Xist通过包裹X染色体调控X染色体失活。
技术方法的革新极大推动了转录因子研究，染色质免疫共沉淀测序（ChIP-seq）仍是鉴定转录因子结合位点的金标准，但其分辨率受抗体质量限制，新兴的CUT&Tag（Cleavage Under Targets & Tagmentation）技术通过融合Tn5转座酶与抗体，在单细胞水平实现高分辨率（~50bp）结合位点图谱绘制，单细胞多组学技术（如scATAC-seq + scRNA-seq）进一步解析了转录因子活性与细胞异质性的关联，通过构建单细胞转录因子活性图谱，研究者成功定义了肿瘤微环境中免疫抑制性巨噬细胞的亚群特异性调控网络。
在疾病研究中，转录因子的突变或异常表达与癌症、代谢性疾病等密切相关，p53作为“基因组守护者”，其50%以上癌症相关突变位于DBD，导致DNA结合能力丧失，而靶向转录因子的小分子抑制剂成为新药研发热点，BET蛋白（如BRD4）作为癌基因转录激活因子，其抑制剂JQ1在急性白血病临床试验中显示显著疗效，CRISPR激活/抑制（CRISPRa/i）系统通过设计dCas9融合转录激活域（如VP64）或抑制域（如KRAB），实现了内源基因的精准调控，为基因治疗提供了新工具。
未来研究将聚焦于：1）转录因子动态调控的时空分辨率解析；2）转录因子-非编码RNA-表观遗传修饰的互作网络；3）基于人工智能的转录因子结合位点预测模型开发；4）靶向转录因子的精准治疗策略优化。
相关问答FAQs
Q1：单细胞技术在转录因子研究中有哪些优势？
A1：单细胞技术（如scRNA-seq、scATAC-seq）能够解析细胞群体中转录因子活性的异质性，揭示稀有细胞亚群（如癌症干细胞）的特异性调控网络，与传统 bulk测序相比，其优势在于：1）避免细胞平均效应，捕捉细胞状态动态变化；2）结合多组学数据（如染色质开放性与转录本），推断转录因子调控靶基因；3）结合空间转录组技术，解析组织微环境中转录因子的空间分布及功能，通过单细胞RNA-seq，研究者发现肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）中STAT6和NF-κB的活性差异决定了其促炎或促肿瘤表型。
Q2：靶向转录因子的药物开发面临哪些挑战？
A2：靶向转录因子的药物开发主要面临三大挑战：1）结构特殊性：转录因子多缺乏传统“可成药口袋”，其DBD与DNA结合界面平坦，小分子难以高效阻断；2）功能冗余：同一家族转录因子（如ETS家族）功能重叠，单一靶点抑制效果有限；3）脱靶效应：调控转录因子可能影响非靶基因表达，导致毒性，为克服这些挑战，研究者开发了多种策略：1）PROTAC技术降解目标转录因子；2）靶向转录因子-共因子相互作用界面（如p53-MDM2抑制剂）；3）利用AI预测小分子与转录因子的结合构象，针对致癌转录因子MYC，尽管直接抑制剂研发困难,但通过抑制其上游调控因子BET蛋白已取得临床进展。
