在動(dòng)物基因組中,被稱為增強(qiáng)子(enhancer)的調(diào)控性 DNA 元件控制著特定細(xì)胞類型中基因表達(dá)的精確時(shí)空模式。然而,增強(qiáng)子在細(xì)胞核內(nèi)的空間組織以調(diào)控靶基因的方式,目前仍知之甚少。
2025 年 7 月 2 日,北京大學(xué)生物醫(yī)學(xué)前沿創(chuàng)新中心(BIOPIC)/昌平實(shí)驗(yàn)室謝曉亮院士團(tuán)隊(duì)在 Nature Genetics 期刊發(fā)表了題為:Single-cell Micro-C profiles 3D genome structures at high resolution and characterizes multi-enhancer hubs 的研究論文。
研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了單細(xì)胞 Micro-C(scMicro-C)技術(shù),這種是基于微球菌核酸酶(Micrococcal nuclease)的 3D 基因組圖譜技術(shù),能夠以高分辨率描繪 3D 基因組結(jié)構(gòu),并表征了多增強(qiáng)子中心(multi-enhancer hub),即多個(gè)增強(qiáng)子與基因啟動(dòng)子相關(guān)聯(lián),形成空間簇。
在這項(xiàng)最新研究中,研究團(tuán)隊(duì)報(bào)道了單細(xì)胞 Micro-C(scMicro-C)技術(shù)。這是一種基于微球菌核酸酶(Micrococcal nuclease)的 3D 基因組圖譜技術(shù),其空間分辨率提升至 5 kb。
利用該技術(shù),研究團(tuán)隊(duì)鑒定出一種特殊的 3D 增強(qiáng)子結(jié)構(gòu)--啟動(dòng)子-增強(qiáng)子條紋(promoter-enhancer stripe,PES),這種結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒒虻膯?dòng)子與多個(gè)增強(qiáng)子連接起來。PES 是由黏連蛋白介導(dǎo)的環(huán)擠壓(loop extrusion)作用形成的,這有可能將多個(gè)增強(qiáng)子帶到啟動(dòng)子處。
此外,該研究還觀察到,在單細(xì)胞 3D 基因組結(jié)構(gòu)中,具有 PES 的基因普遍存在多增強(qiáng)子中心(multi-enhancer hub),其中多個(gè)增強(qiáng)子與基因啟動(dòng)子相關(guān)聯(lián),形成空間簇。
憑借其分辨率的提升,scMicro-C 技術(shù)澄清了增強(qiáng)子是如何在空間上協(xié)調(diào)一致以控制基因表達(dá)的。
論文鏈接:
https://www.nature.com/articles/s41588-025-02247-6
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