我院吳強(qiáng)團(tuán)隊(duì)發(fā)表增強(qiáng)子eRNA調(diào)控三維基因組重要研究進(jìn)展
?????? 增強(qiáng)子是人類基因組中一大類非常重要的順式調(diào)控元件，能夠參與染色質(zhì)的空間折疊和基因的表達(dá)調(diào)控。在人類基因組中存在著成千上萬的增強(qiáng)子，它們在組織器官發(fā)育過程的基因調(diào)控中起到重要作用。上世紀(jì)90年代，研究者發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)子能夠轉(zhuǎn)錄出RNA。直至2010年，增強(qiáng)子轉(zhuǎn)錄出的RNA才被命名為eRNA。在eRNA剛被發(fā)現(xiàn)的時(shí)候，它們被當(dāng)成不具有生物學(xué)功能的轉(zhuǎn)錄“副產(chǎn)物”。隨著研究的不斷進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)有些增強(qiáng)子eRNA能夠調(diào)控基因表達(dá)，但是其調(diào)控基因表達(dá)的作用機(jī)制并不清楚。
?????? 2021年9月16日，美國冷泉港實(shí)驗(yàn)室出版的國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《基因與發(fā)育》（Genes & Development）在線發(fā)表了上海交通大學(xué)系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究院比較生物醫(yī)學(xué)研究中心吳強(qiáng)團(tuán)隊(duì)以“Systematic Functional Characterization of Antisense eRNA of Protocadherin a Composite Enhancer”為題目的最新成果。該研究首次發(fā)現(xiàn)了原鈣粘蛋白基因簇中增強(qiáng)子的一個(gè)反義eRNA分子，闡明了其生物學(xué)功能及作用機(jī)制，揭示了eRNA能夠調(diào)控原鈣粘蛋白的基因表達(dá)并通過R環(huán)參與三維基因組的折疊。這是該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)子方向性和轉(zhuǎn)錄因子（包括CTCF和REST）介導(dǎo)三維基因組折疊后，在染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)調(diào)控基因表達(dá)機(jī)理研究方面取得的又一重要進(jìn)展。
?????? 原鈣粘蛋白是廣泛分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元表面的一類跨膜細(xì)胞粘連蛋白，能夠參與神經(jīng)元表面分子多樣性的形成，它們是區(qū)分大腦中不同神經(jīng)細(xì)胞的分子身份密碼，在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育中具有非常重要的功能。以原鈣粘蛋白基因簇為模式基因，利用實(shí)驗(yàn)室自主開發(fā)的CRISPR大片段基因編輯技術(shù)，并應(yīng)用CRISPR激活/抑制和鎖核酸干擾等手段對增強(qiáng)子eRNA進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，以及結(jié)合高通量技術(shù)對eRNA的生物學(xué)功能進(jìn)行了全面的剖析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，基因組中的eRNA能夠形成R環(huán)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)增強(qiáng)子與啟動(dòng)子之間的特異性染色質(zhì)遠(yuǎn)程互作，改變?nèi)S基因組中的染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)，調(diào)控原鈣粘蛋白的基因表達(dá)。本研究首次發(fā)現(xiàn)哺乳動(dòng)物中的eRNA以形成R環(huán)的方式在三維基因組折疊中發(fā)揮作用，對加深基因表達(dá)調(diào)控機(jī)理的理解具有重要意義，為研究基因組中眾多的增強(qiáng)子如何調(diào)控基因表達(dá)提供新的思路。
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?????? 該研究由上海交通大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)獨(dú)立完成，吳強(qiáng)教授為本文通訊作者，博士研究生周雨瀟為第一作者，徐思遠(yuǎn)和張默為共同作者。該工作得到了國家科技部、基金委和上海市科委的資助。
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原文鏈接：http://genesdev.cshlp.org/content/early/2021/09/15/gad.348621.121.abstract
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稿件來源：吳強(qiáng)課題組
供稿人：周雨瀟
圖文編輯：王華瑤
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