中科大:基因转录调控研究获新进展

日期: 2017年10月25日


    

导读:近日,中国科学技术大学生命科学学院教授单革实验室研究发现,秀丽线虫中两个高度保守的转录因子 UNC-30 和 UNC-55,共调控包括 cAMP 通路、微小 RNA(microRNA)和长链非编码 RNA(lncRNA)等在内的数以千计的靶基因的表达,从而调控 D 型运动神经元的发育和可塑性。下面,赛业小编为您推荐“中科大:基因转录调控研究获新进展”,详情如下:

  

“D型神经元的发育和可塑性”
UNC-30 和 UNC-55 可以各自分别调控(促进或抑制)一些基因的转录,但是它们共同调控包括 cAMP 通路、microRNA 和 lncRNA 等在内的数以千计的靶基因的表达,从而调控 D 型神经元的发育和可塑性。


近日,中国科学技术大学生命科学学院教授单革实验室研究发现,秀丽线虫中两个高度保守的转录因子 UNC-30 和 UNC-55,共调控包括 cAMP 通路、微小 RNA(microRNA)和长链非编码 RNA(lncRNA)等在内的数以千计的靶基因的表达,从而调控 D 型运动神经元的发育和可塑性。研究论文近日发表在《发育·细胞》(Developmental Cell)上。   


为了获知这两个转录因子在 D 型运动神经元中的所有靶基因,该实验室首先利用 CRISPR-Cas9 技术将 GFP 分别插入到 unc-30 和 unc-55 基因的末端,得到表达 UNC-30::GFP 和 UNC-55::GFP 融合蛋白的秀丽线虫,再对利用所获秀丽线虫进行 ChIP(染色质免疫共沉淀)实验。通过对原有 ChIP 实验方法进行改进和优化,克服了两个转录因子秀丽线虫中表达量小、表达时间窗口短、表达的 D 型神经元细胞占秀丽线虫细胞比例少(约占 2%)等瓶颈,完成了 ChIP 实验,拿到了可供高通量测序(ChIP-seq)的 DNA 样品。这是第一次实现了在多细胞动物中原位表达水平转录因子的 ChIP-seq 实验。转录因子是调控细胞中从 DNA 上读取信息转录产生 RNA 的一大类蛋白质因子,针对特定转录因子的 ChIP-seq 实验,可以在全基因组水平获知受其调控的所有靶基因。


该研究揭示这两个转录因子各自均调控 2000 多个基因(秀丽线虫约有 2 万个基因)的表达,它们共同调控 1300 多个编码和非编码基因的表达。这些靶基因在对神经元发育和可塑性具有重要调控作用的多个信号通路中行使功能。其中一个通路是决定环腺苷酸(cAMP)浓度的 cAMP 代谢通路。为了直接观测活体秀丽线虫细胞中的 cAMP 浓度变化,研究人员开创性地将用于哺乳动物细胞中检测 cAMP 水平的探针改造为在活体秀丽线虫中也可以使用工具。进一步的研究揭示,这两个在动物界高度保守的转录因子通过调节神经元中的基因表达,调控了细胞中 cAMP 的浓度,进而在时间上影响 D 型运动神经元发育和可塑性的进程。此外,UNC-30 和 UNC-55 是从秀丽线虫到人均具有的高度保守的转录因子,从全基因组水平上获得了 UNC-30 和 UNC-55 调控的靶基因,为进一步探索动物细胞中转录因子调控网络提供了重要基础。


研究工作得到了科技部、中科院、国家基金委以及中国科大非编码 RNA 功能及功能机理创新团队的支持。


来源:中国科学技术大学——由赛业生物科技有限公司转载发布

  

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