BEN结构域以范例蛋白BANP、E5R和NACC1(也称为NAC1)命名，存在于多种动物和病毒蛋白中，已被证明是一类新的DNA结合结构域(DBD)。人类有9种含BEN结构域的蛋白，包括BANP、BEND2-7、NACC1和NACC2。在过去的几年里，研究已经证明了一些人类BEN结构域蛋白的首选DNA序列，根据它们识别的基序大致可以分为两类。第一组蛋白包括NACC1和NACC2，它们都能识别含有保守CATG基序的序列。由于CATG基序不包含任何CpG位点，NACC1和NACC2的DNA结合不受DNA甲基化的影响。NACC1和NACC2具有85%的序列相似性，属于BTB/POZ蛋白家族，因为它们都在N端含有BTB/POZ结构域。NACC1调控胚胎发育和干细胞多能性等生物学过程。在神经元中，NACC1与辅助抑制蛋白(包括BCL-6、CoREST、HDAC3和HDAC4)相互作用，介导转录抑制。NACC2与核小体重塑复合物相互作用，抑制一系列功能重要基因的转录。
BANP和BEND3可被归类为人类第二类BEN结构域蛋白，因为它们都识别含有CGCG基序的序列，并且它们的识别被CGCG基序的甲基化所排斥。未甲基化的CpG基序通常在CpG岛富集；因此，BANP和BEND3都具有CpG岛结合蛋白的功能。BANP在N端包含一个线圈结构域，在中间包含一个BEN结构域，在C端包含一个DBD结构域。BANP也被称为SMAR1；它最初被鉴定为一种核蛋白，可能通过其C端DBD与基质相关区域结合，并作为肿瘤抑制因子发挥作用。后来，BANP被鉴定为CGCG基序结合蛋白，从而将BANP与CpG岛连接起来。BANP富集于CpG岛启动子的一个子集，与高表达基因相关，并作为一些必需基因的激活因子。BEND3包含4个BEN结构域并与异染色质结合；此外，它抑制转录。分子和生物学研究进一步证明，BEND3是一种CpG岛结合蛋白，通过其第四个BEN结构域结合未甲基化的CpG基序。BEND3促进PRC2与二价基因的稳定结合，防止它们在胚胎干细胞分化过程中过早激活。
不同CpG基序结合蛋白DNA识别机制的结构分析（图源自Nucleic Acids Research）
其余五种人类BEN结构域蛋白的首选DNA结合基序尚未明确确定。BEND2是小鼠精子发生过程中的关键调控因子。BEND2优先结合富含GA基序的简单序列重复序列。此外，BEND2也被证明与基因组中CpG岛的一个子集结合。BEND4和BEND5与原始生殖细胞中的核心人类多能因子一起工作，并帮助标记染色质边界。从染色质免疫沉淀和测序(ChIP-seq)数据中获得的BEND4和BEND5结合位点包含长一致序列。可能需要通过其他体外方法测量简化的短基序来确定它们的首选基序。BEND6结合哺乳动物CBF1并拮抗Notch依赖性靶标激活。BEND6也可以结合到含有CpG基序的序列上。然而，生化研究表明BEND6结合对DNA甲基化不敏感。因此，BEND6可能不是CpG岛结合蛋白，其首选结合基序仍有待确定。到目前为止，还没有关于BEND7功能的研究报道。
在果蝇和人类中，一些BEN结构域蛋白与DNA底物复合物的结构已经被解决，从而证明了这些BEN结构域蛋白的序列偏好和DNA识别机制。尽管取得了这些进展，但一些人类BEN结构域蛋白的DNA识别机制仍有待揭示。人类BEN结构域蛋白的研究很重要，因为与CpG岛的结合只发生在人类等高等脊椎动物的BEN结构域蛋白上，而不发生在不表现CpG甲基化的果蝇中。体外研究表明，BANP的BEN结构域对DNA甲基化不敏感，这与体内BANP被招募到CpG岛并被DNA甲基化排斥的研究结果不一致。
研究解决了NACC1和BANP的BEN结构域及其结合的DNA底物的晶体结构。揭示了这两种蛋白质的DNA识别机制。BANP需要寡聚化才能选择未甲基化的CGCG基序，而不是甲基化的对应基序，而BANP的单体BEN结构域本身不具有这种选择性，从而澄清了体外和体内研究之间观察到的不一致。研究证实了BANP是一种实际的CpG岛结合蛋白，并揭示了BANP感知和选择含有未甲基化CpG基序的DNA底物的独特机制。
参考消息：
https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkae762/7748093
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