近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)基因組研究所豬基因組設(shè)計育種創(chuàng)新團隊構(gòu)建了小鼠全基因組沉默子圖譜，闡明了其基本特征，并發(fā)現(xiàn)了影響細胞重編程效率的重要沉默子。相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進科學(xué)（Advanced Science）》上。
轉(zhuǎn)錄調(diào)控在生物體發(fā)育和細胞分化中至關(guān)重要，而沉默子作為關(guān)鍵的順式調(diào)控元件，通過結(jié)合抑制性轉(zhuǎn)錄因子負向調(diào)控基因表達，是基因表達“精密調(diào)控”的核心元件之一。然而，由于缺乏明確的表觀遺傳標記和高效的全基因組篩選技術(shù)，沉默子的系統(tǒng)性研究長期滯后于增強子等其他調(diào)控元件。
該研究首次繪制了小鼠基因組中抑制基因表達的“關(guān)閉開關(guān)”——沉默子的全基因組圖譜。研究人員在小鼠兩種關(guān)鍵細胞中發(fā)現(xiàn)了約9萬~11.5萬個沉默子，這些調(diào)控元件遍布基因組，主要控制低活性基因，且具有細胞類型特異性。研究發(fā)現(xiàn)，沉默子通過結(jié)合特定抑制蛋白發(fā)揮作用，并與一種名為H3K9me3的表觀遺傳標記密切相關(guān)。有趣的是，同一DNA片段能根據(jù)細胞環(huán)境在“增強子”和“沉默子”之間轉(zhuǎn)換，這種轉(zhuǎn)換可能與細胞內(nèi)蛋白濃度變化有關(guān)。更重要的發(fā)現(xiàn)是，從基因組中敲除特定沉默子后能提升成纖維細胞轉(zhuǎn)化為干細胞的重編程效率。該研究為在不引入外源基因序列的前提下，通過敲除內(nèi)源序列實現(xiàn)基因表達的精準調(diào)控提供了新方向，對基因編輯生物育種發(fā)展具有重要推動作用。
該研究得到生物育種國家科技重大專項、國家重點研發(fā)計劃"十四五"重點專項、國家自然科學(xué)基金、深圳市科技創(chuàng)新計劃等項目的支持。（通訊員 馬昕怡）
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/advs.202408839
