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近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)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(zhuǎn)錄因子UNC-30和UNC-55，共調(diào)控包括cAMP通路、微小RNA（microRNA）和長鏈非編碼RNA（lncRNA）等在內(nèi)的數(shù)以千計的靶基因的表達(dá)，從而調(diào)控D型運動神經(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。
為了獲知這兩個轉(zhuǎn)錄因子在D型運動神經(jīng)元中的所有靶基因，該實驗室首先利用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，再對利用所獲秀麗線蟲進(jìn)行ChIP（染色質(zhì)免疫共沉淀）實驗。通過對原有ChIP實驗方法進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，克服了兩個轉(zhuǎn)錄因子秀麗線蟲中表達(dá)量小、表達(dá)時間窗口短、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(xì)胞動物中原位表達(dá)水平轉(zhuǎn)錄因子的ChIP-seq實驗。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，針對特定轉(zhuǎn)錄因子的ChIP-seq實驗，可以在全基因組水平獲知受其調(diào)控的所有靶基因。
該研究揭示這兩個轉(zhuǎn)錄因子各自均調(diào)控2000多個基因（秀麗線蟲約有2萬個基因）的表達(dá)，它們共同調(diào)控1300多個編碼和非編碼基因的表達(dá)。這些靶基因在對神經(jīng)元發(fā)育和可塑性具有重要調(diào)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(xì)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(xì)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(jìn)一步的研究揭示，這兩個在動物界高度保守的轉(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)而在時間上影響D型運動神經(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、國家基金委以及中國科大非編碼RNA功能及功能機(jī)理創(chuàng)新團(tuán)隊的支持。(生物谷Bioon.com）侵刪
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