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TUhjnbcbe - 2021/6/18 16:12:00
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增强子是通过enhancerloop起作用,涉及到粘合蛋白的辅助作用。增强子可以位于目标基因上游或者下游,而且可以位于基因的内含子,而且一个增强子存在调控多个基因的情况。位于内含子中的增强子非常丰富,在哺乳动物的基因表达调控中起着重要作用。相比之下,内含子中的增强子在植物中的功能在很大程度上还没有被探索,只有少数几个植物内含子中的增强子被报道。

年3月25日,美国密歇根州立大学的蒋继明教授在ThePlantCell发表了题为GenomicEditingofIntronicEnhancersUnveilsTheirRoleinFine-TuningTissue-SpecificGeneExpressioninArabidopsisthaliana的研究工作,该研究鉴定了拟南芥的幼苗和花组织中的内含子增强子,并揭示了位于内含子中的增强子在微调同源基因的组织和发育特异性表达方面发挥着非常重要的作用。

该论文被ThePlantCell杂志选为亮点文章以InBrief以Not-so-selfish-DNA?Intronicenhancersfine-tunespatio-temporalgeneexpression为题目,进行了重点推介。

在多细胞生物中,所有细胞中的基因组都是相似的,但不同的细胞类型由于基因表达的差异而获得不同的功能。动态基因表达是通过细胞或组织特异性转录因子与顺式调控元件或增强子结合来实现的。真核基因的特征是存在内含子和外显子;在转录过程中,内含子被移除或“剪接掉”,外显子连接在一起,形成编码蛋白质的成熟RNA。内含子占人类基因组DNA的25%,在其功能益处被发现之前一直被认为是垃圾或“自私DNA”。内含子中的增强子首先在小鼠免疫球蛋白链中被发现,在哺乳动物的基因表达调控中起着重要作用。

然而,在植物中只发现了少数内含子中的增强子。因此,需要系统的鉴定和验证才能更好地了解基因表达的动态。

本研究,在拟南芥幼苗和花组织中进行了全基因组范围的内含子中的增强子搜索。作者使用基于DNase-Seq开放染色质区域进行增强子预测,然后通过转基因分析和基于CRISPR/Cas的基因组编辑进行验证。在幼苗组织中鉴定出与个基因相关的个候选内含子增强子,在花组织中鉴定出与个基因相关的个内含子增强子。在使用报告基因的转基因检测中,验证了21个预测内含子增强子中的15个(71%)的功能。

作者对TRY基因内含子DHS7进行了详细分析。该基因编码一种MYB转录因子,参与毛状体和根毛的发育以及开花时间。DHS7的序列分析表明,含有转录因子SPL9(开花时间)和EDT1(毛状体发育)的结合基序。在DHS7中鉴定出两个独立的增强子(DHS7#1,DHS7#2,分别含有SPL9和EDT1的结合基序)。通过基于CRISPR/Cas的基因组编辑验证了这些内含子增强子,并证实DHS7#1和DHS7#2影响TRY在不同组织和发育阶段的表达,转录抑制发生在特定的发育阶段,并对植物的形态和发育产生明显的表型效应。

另一个被详细研究的内含子增强子是DHS44,它存在于纤维素合成酶样A10(CSLA10)基因,该基因编码一种蛋白质,用于合成β-连接的甘露聚糖和葡甘聚糖多糖。CRISPR/Cas的转基因和缺失分析表明,DHS44内含子增强子是花器官正常脱落所必需的,它是通过对花离区CSLA10表达的特异性调控来实现的。

综上,该研究鉴定了幼苗和花组织中的内含子增强子,并增强子进行了验证。并通过三个内含子增强子的功能验证,表明其缺失并没有抑制基因的表达,而是导致了其同源基因的在不同组织和发育阶段的特异性表达,揭示了其对基因表达调控的重要性。

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