轉(zhuǎn)錄調(diào)控不僅僅是近端的啟動(dòng)子對(duì)基因表達(dá)的激活，遠(yuǎn)端的增強(qiáng)子也對(duì)基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控起到了重要的作用。增強(qiáng)子（enhancer）是一類(lèi)基因組上的順式元件。它通過(guò)與啟動(dòng)子發(fā)生相互作用，從而激活基因表達(dá)。這一過(guò)程的實(shí)質(zhì)是DNA上不同的調(diào)控元件之間的相互作用。這種長(zhǎng)距離的相互作用由染色質(zhì)空間三維結(jié)構(gòu)幫助建立和維持。長(zhǎng)距離的染色質(zhì)相互作用控制基因表達(dá)在原核生物和高等動(dòng)植物中均被發(fā)現(xiàn)，這些調(diào)控方式直接決定了細(xì)胞的分化、器官的發(fā)育和癌癥的發(fā)生等。目前，隨著Chromosome Conformation Capture（3C）、4C、5C和Hi-C等技術(shù)的發(fā)明和使用，全基因組染色質(zhì)相互作用的頻率和位置得以捕獲。但是，主動(dòng)調(diào)控標(biāo)靶染色質(zhì)互作的方法和工具還十分有限。

近期，廈門(mén)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院黃烯教授、歐陽(yáng)鑫昊副教授團(tuán)隊(duì)在Small Methods發(fā)表了題為Chromosomal Looping-Based Expression Activation System in Yeast的研究論文，開(kāi)發(fā)了調(diào)控染色質(zhì)相互作用的光遺傳學(xué)工具。

利用植物紫外光受體UVR8在紫外照射后與COP1相互結(jié)合的性質(zhì)，研究人員將UVR8與SadCas9融合，將COP1與SpdCas9融合；通過(guò)2個(gè)不同的gRNA，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)融合蛋白靶向結(jié)合酵母染色質(zhì)；最終，在紫外光的驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)UVR8和COP1的相互作用，實(shí)現(xiàn)酵母染色質(zhì)特定位置的互作。同理，利用藍(lán)光受體CRY2與CIB1的相互作用，研究人員也開(kāi)發(fā)出一套藍(lán)光控制染色質(zhì)遠(yuǎn)端互作的光遺傳學(xué)工具。

該研究利用酵母體系為遠(yuǎn)程操控DNA相互作用調(diào)控基因表達(dá)提供了真核生物反應(yīng)器。在光刺激下，利用該工具可簡(jiǎn)便、快速地實(shí)現(xiàn)DNA的可持續(xù)環(huán)化。同時(shí)，借助CRISPR/Cas9方法提供了染色質(zhì)的靶點(diǎn)特異性和可變性。未來(lái)，借助此工具箱不僅可建立單細(xì)胞水平DNA環(huán)化研究的生物平臺(tái)，而且為大規(guī)模篩選增強(qiáng)子藥物靶點(diǎn)提供了新思路。

廈門(mén)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士研究生邱蕾蕾為第一作者，黃烯教授、歐陽(yáng)鑫昊副教授為文章的共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、福建省自然科學(xué)基金和廈門(mén)大學(xué)校長(zhǎng)基金的資助。

文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smtd.202001135

來(lái)源：廈門(mén)大學(xué)