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Developmental Cell:基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控研究取得進展

閱讀:964      發(fā)布時間:2017-10-24
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近日,中國科學技術(shù)大學生命科學學院教授單革實驗室研究發(fā)現(xiàn),秀麗線蟲中兩個高度保守的轉(zhuǎn)錄因子UNC-30和UNC-55,共調(diào)控包括cAMP通路、微小RNA(microRNA)和長鏈非編碼RNA(lncRNA)等在內(nèi)的數(shù)以千計的靶基因的表達,從而調(diào)控D型運動神經(jīng)元的發(fā)育和可塑性。研究論文近日發(fā)表在《發(fā)育細胞》(Developmental Cell)上。

為了獲知這兩個轉(zhuǎn)錄因子在D型運動神經(jīng)元中的所有靶基因,該實驗室首先利用CRISPR-Cas9技術(shù)將GFP分別插入到unc-30和unc-55基因的末端,得到表達UNC-30::GFP和UNC-55::GFP融合蛋白的秀麗線蟲,再對利用所獲秀麗線蟲進行ChIP(染色質(zhì)免疫共沉淀)實驗。通過對原有ChIP實驗方法進行改進和優(yōu)化,克服了兩個轉(zhuǎn)錄因子秀麗線蟲中表達量小、表達時間窗口短、表達的D型神經(jīng)元細胞占秀麗線蟲細胞比例少(約占2%)等瓶頸,完成了ChIP實驗,拿到了可供高通量測序(ChIP-seq)的DNA樣品。這是*次實現(xiàn)了在多細胞動物中原位表達水平轉(zhuǎn)錄因子的ChIP-seq實驗。轉(zhuǎn)錄因子是調(diào)控細胞中從DNA上讀取信息轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生RNA的一大類蛋白質(zhì)因子,針對特定轉(zhuǎn)錄因子的ChIP-seq實驗,可以在全基因組水平獲知受其調(diào)控的所有靶基因。

該研究揭示這兩個轉(zhuǎn)錄因子各自均調(diào)控2000多個基因(秀麗線蟲約有2萬個基因)的表達,它們共同調(diào)控1300多個編碼和非編碼基因的表達。這些靶基因在對神經(jīng)元發(fā)育和可塑性具有重要調(diào)控作用的多個信號通路中行使功能。其中一個通路是決定環(huán)腺苷酸(cAMP)濃度的cAMP代謝通路。為了直接觀測活體秀麗線蟲細胞中的cAMP濃度變化,研究人員開創(chuàng)性地將用于哺乳動物細胞中檢測cAMP水平的探針改造為在活體秀麗線蟲中也可以使用工具。進一步的研究揭示,這兩個在動物界高度保守的轉(zhuǎn)錄因子通過調(diào)節(jié)神經(jīng)元中的基因表達,調(diào)控了細胞中cAMP的濃度,進而在時間上影響D型運動神經(jīng)元發(fā)育和可塑性的進程。此外,UNC-30和UNC-55是從秀麗線蟲到人均具有的高度保守的轉(zhuǎn)錄因子,從全基因組水平上獲得了UNC-30和UNC-55調(diào)控的靶基因,為進一步探索動物細胞中轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)提供了重要基礎(chǔ)。

研究工作得到了科技部、中科院、國家基金委以及中國科大非編碼RNA功能及功能機理創(chuàng)新團隊的支持。(生物谷Bioon.com)侵刪

 

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