Nuclear compartments have diverse roles in regulating gene expression, yet the molecular forces and components that drive compartment formation remain largely unclear1. The long non-coding RNA Xist establishes an intra-chromosomal compartment by localizing at a high concentration in a territory spatially close to its transcription locus2 and binding diverse proteins3-5 to achieve X-chromosome inactivation (XCI)6,7. The XCI process therefore serves as a paradigm for understanding how RNA-mediated recruitment of various proteins induces a functional compartment. The properties of the inactive X (Xi)-compartment are known to change over time, because after initial Xist spreading and transcriptional shutoff a state is reached in which gene silencing remains stable even if Xist is turned off8. Here we show that the Xist RNA-binding proteins PTBP19, MATR310, TDP-4311 and CELF112 assemble on the multivalent E-repeat element of Xist7 and, via self-aggregation and heterotypic protein-protein interactions, form a condensate1 in the Xi. This condensate is required for gene silencing and for the anchoring of Xist to the Xi territory, and can be sustained in the absence of Xist. Notably, these E-repeat-binding proteins become essential coincident with transition to the Xist-independent XCI phase8, indicating that the condensate seeded by the E-repeat underlies the developmental switch from Xist-dependence to Xist-independence. Taken together, our data show that Xist forms the Xi compartment by seeding a heteromeric condensate that consists of ubiquitous RNA-binding proteins, revealing an unanticipated mechanism for heritable gene silencing.

中文翻译：

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蛋白质组装介导 Xist 定位和基因沉默

核隔间在调节基因表达方面具有多种作用，但驱动隔间形成的分子力和成分在很大程度上仍不清楚。长的非编码 RNA Xist 通过在空间上接近其转录基因座的区域中以高浓度定位并结合多种蛋白质 3-5 以实现 X 染色体失活 (XCI)6,7，从而建立染色体内区室。因此，XCI 过程可作为了解 RNA 介导的各种蛋白质募集如何诱导功能区室的范例。已知不活跃的 X (Xi) 区室的特性会随着时间而变化，因为在初始 Xist 扩散和转录关闭后，即使 Xist 关闭，基因沉默也会保持稳定。在这里，我们展示了 Xist RNA 结合蛋白 PTBP19，MATR310、TDP-4311 和 CELF112 在 Xist7 的多价 E 重复元件上组装，并通过自聚集和异型蛋白质-蛋白质相互作用，在 Xi 中形成缩合物1。这种凝聚物是基因沉默和将 Xist 锚定到 Xi 领土所必需的，并且可以在没有 Xist 的情况下维持。值得注意的是，这些 E 重复结合蛋白与向 Xist 独立 XCI 阶段的转变基本一致，表明由 E 重复播种的凝聚物是从 Xist 依赖到 Xist 独立的发育转变的基础。总之，我们的数据表明，Xist 通过播种由普遍存在的 RNA 结合蛋白组成的异聚缩合物形成 Xi 隔室，揭示了一种意想不到的可遗传基因沉默机制。TDP-4311 和 CELF112 在 Xist7 的多价 E 重复元件上组装，并通过自聚集和异型蛋白质-蛋白质相互作用，在 Xi 中形成缩合物 1。这种凝聚物是基因沉默和将 Xist 锚定到 Xi 领土所必需的，并且可以在没有 Xist 的情况下维持。值得注意的是，这些 E 重复结合蛋白与向 Xist 独立 XCI 阶段的转变基本一致，表明由 E 重复播种的凝聚物是从 Xist 依赖到 Xist 独立的发育转变的基础。总之，我们的数据表明，Xist 通过播种由普遍存在的 RNA 结合蛋白组成的异聚缩合物形成 Xi 隔室，揭示了一种意想不到的可遗传基因沉默机制。TDP-4311 和 CELF112 在 Xist7 的多价 E 重复元件上组装，并通过自聚集和异型蛋白质-蛋白质相互作用，在 Xi 中形成缩合物 1。这种凝聚物是基因沉默和将 Xist 锚定到 Xi 领土所必需的，并且可以在没有 Xist 的情况下维持。值得注意的是，这些 E 重复结合蛋白与向 Xist 独立 XCI 阶段的转变基本一致，表明由 E 重复播种的凝聚物是从 Xist 依赖到 Xist 独立的发育转变的基础。总之，我们的数据表明，Xist 通过播种由普遍存在的 RNA 结合蛋白组成的异聚缩合物形成 Xi 隔室，揭示了一种意想不到的可遗传基因沉默机制。通过自聚集和异型蛋白质-蛋白质相互作用，在 Xi 中形成凝聚物。这种凝聚物是基因沉默和将 Xist 锚定到 Xi 领土所必需的，并且可以在没有 Xist 的情况下维持。值得注意的是，这些 E 重复结合蛋白与向 Xist 独立 XCI 阶段的转变基本一致，表明由 E 重复播种的凝聚物是从 Xist 依赖到 Xist 独立的发育转变的基础。总之，我们的数据表明，Xist 通过播种由普遍存在的 RNA 结合蛋白组成的异聚缩合物形成 Xi 隔室，揭示了一种意想不到的可遗传基因沉默机制。通过自聚集和异型蛋白质-蛋白质相互作用，在 Xi 中形成凝聚物。这种凝聚物是基因沉默和将 Xist 锚定到 Xi 领土所必需的，并且可以在没有 Xist 的情况下维持。值得注意的是，这些 E 重复结合蛋白与向 Xist 独立 XCI 阶段的转变基本一致，表明由 E 重复播种的凝聚物是从 Xist 依赖到 Xist 独立的发育转变的基础。总之，我们的数据表明，Xist 通过播种由普遍存在的 RNA 结合蛋白组成的异聚缩合物形成 Xi 隔室，揭示了一种意想不到的可遗传基因沉默机制。这种凝聚物是基因沉默和将 Xist 锚定到 Xi 领土所必需的，并且可以在没有 Xist 的情况下维持。值得注意的是，这些 E 重复结合蛋白与向 Xist 独立 XCI 阶段的转变基本一致，表明由 E 重复播种的凝聚物是从 Xist 依赖到 Xist 独立的发育转变的基础。总之，我们的数据表明，Xist 通过播种由普遍存在的 RNA 结合蛋白组成的异聚缩合物形成 Xi 隔室，揭示了一种意想不到的可遗传基因沉默机制。这种凝聚物是基因沉默和将 Xist 锚定到 Xi 领土所必需的，并且可以在没有 Xist 的情况下维持。值得注意的是，这些 E 重复结合蛋白与向 Xist 独立 XCI 阶段的转变基本一致，表明由 E 重复播种的凝聚物是从 Xist 依赖到 Xist 独立的发育转变的基础。总之，我们的数据表明，Xist 通过播种由普遍存在的 RNA 结合蛋白组成的异聚缩合物形成 Xi 隔室，揭示了一种意想不到的可遗传基因沉默机制。表明由 E 重复播种的凝聚物是从 Xist 依赖到 Xist 独立的发展转变的基础。总之，我们的数据表明，Xist 通过播种由普遍存在的 RNA 结合蛋白组成的异聚缩合物形成 Xi 隔室，揭示了一种意想不到的可遗传基因沉默机制。表明由 E 重复播种的凝聚物是从 Xist 依赖到 Xist 独立的发展转变的基础。总之，我们的数据表明，Xist 通过播种由普遍存在的 RNA 结合蛋白组成的异聚缩合物形成 Xi 隔室，揭示了一种意想不到的可遗传基因沉默机制。