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近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授單革實(shí)驗(yàn)室研究發(fā)現(xiàn)，秀麗線蟲中兩個(gè)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(zhǎng)鏈非編碼RNA（lncRNA）等在內(nèi)的數(shù)以千計(jì)的靶基因的表達(dá)，從而調(diào)控D型運(yùn)動(dòng)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(xì)胞》（Developmental Cell）上。
為了獲知這兩個(gè)轉(zhuǎn)錄因子在D型運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元中的所有靶基因，該實(shí)驗(yàn)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(dá)UNC-30：：GFP和UNC-55：：GFP融合蛋白的秀麗線蟲，再對(duì)利用所獲秀麗線蟲進(jìn)行ChIP（染色質(zhì)免疫共沉淀）實(shí)驗(yàn)。通過對(duì)原有ChIP實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，克服了兩個(gè)轉(zhuǎn)錄因子秀麗線蟲中表達(dá)量小、表達(dá)時(shí)間窗口短、表達(dá)的D型神經(jīng)元細(xì)胞占秀麗線蟲細(xì)胞比例少（約占2%）等瓶頸，完成了ChIP實(shí)驗(yàn)，拿到了可供高通量測(cè)序（ChIP-seq）的DNA樣品。這是*次實(shí)現(xiàn)了在多細(xì)胞動(dòng)物中原位表達(dá)水平轉(zhuǎn)錄因子的ChIP-seq實(shí)驗(yàn)。轉(zhuǎn)錄因子是調(diào)控細(xì)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(duì)特定轉(zhuǎn)錄因子的ChIP-seq實(shí)驗(yàn)，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(gè)轉(zhuǎn)錄因子各自均調(diào)控2000多個(gè)基因（秀麗線蟲約有2萬(wàn)個(gè)基因）的表達(dá)，它們共同調(diào)控1300多個(gè)編碼和非編碼基因的表達(dá)。這些靶基因在對(duì)神經(jīng)元發(fā)育和可塑性具有重要調(diào)控作用的多個(gè)信號(hào)通路中行使功能。其中一個(gè)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(cè)活體秀麗線蟲細(xì)胞中的cAMP濃度變化，研究人員開創(chuàng)性地將用于哺乳動(dòng)物細(xì)胞中檢測(cè)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(jìn)一步的研究揭示，這兩個(gè)在動(dòng)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(dá)，調(diào)控了細(xì)胞中cAMP的濃度，進(jìn)而在時(shí)間上影響D型運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元發(fā)育和可塑性的進(jìn)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(jìn)一步探索動(dòng)物細(xì)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(guó)家基金委以及中國(guó)科大非編碼RNA功能及功能機(jī)理創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的支持。(生物谷Bioon.com）侵刪
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