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近日，中國科學技術大學生命科學學院教授單革實驗室研究發(fā)現(xiàn)，秀麗線蟲中兩個高度保守的轉錄因子UNC-30和UNC-55，共調控包括cAMP通路、微小RNA（microRNA）和長鏈非編碼RNA（lncRNA）等在內的數(shù)以千計的靶基因的表達，從而調控D型運動神經元的發(fā)育和可塑性。研究論文近日發(fā)表在《發(fā)育細胞》（Developmental Cell）上。

為了獲知這兩個轉錄因子在D型運動神經元中的所有靶基因，該實驗室首先利用CRISPR-Cas9技術將GFP分別插入到unc-30和unc-55基因的末端，得到表達UNC-30：：GFP和UNC-55：：GFP融合蛋白的秀麗線蟲，再對利用所獲秀麗線蟲進行ChIP（染色質免疫共沉淀）實驗。通過對原有ChIP實驗方法進行改進和優(yōu)化，克服了兩個轉錄因子秀麗線蟲中表達量小、表達時間窗口短、表達的D型神經元細胞占秀麗線蟲細胞比例少（約占2%）等瓶頸，完成了ChIP實驗，拿到了可供高通量測序（ChIP-seq）的DNA樣品。這是*次實現(xiàn)了在多細胞動物中原位表達水平轉錄因子的ChIP-seq實驗。轉錄因子是調控細胞中從DNA上讀取信息轉錄產生RNA的一大類蛋白質因子，針對特定轉錄因子的ChIP-seq實驗，可以在全基因組水平獲知受其調控的所有靶基因。

該研究揭示這兩個轉錄因子各自均調控2000多個基因（秀麗線蟲約有2萬個基因）的表達，它們共同調控1300多個編碼和非編碼基因的表達。這些靶基因在對神經元發(fā)育和可塑性具有重要調控作用的多個信號通路中行使功能。其中一個通路是決定環(huán)腺苷酸（cAMP）濃度的cAMP代謝通路。為了直接觀測活體秀麗線蟲細胞中的cAMP濃度變化，研究人員開創(chuàng)性地將用于哺乳動物細胞中檢測cAMP水平的探針改造為在活體秀麗線蟲中也可以使用工具。進一步的研究揭示，這兩個在動物界高度保守的轉錄因子通過調節(jié)神經元中的基因表達，調控了細胞中cAMP的濃度，進而在時間上影響D型運動神經元發(fā)育和可塑性的進程。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錄因子，從全基因組水平上獲得了UNC-30和UNC-55調控的靶基因，為進一步探索動物細胞中轉錄因子調控網絡提供了重要基礎。

研究工作得到了科技部、中科院、國家基金委以及中國科大非編碼RNA功能及功能機理創(chuàng)新團隊的支持。(生物谷Bioon.com）侵刪