研究发现基因组中保守非编码序列参与植物远程基因互作的新机制

      真核生物染色质以三维折叠的方式存在于细胞核，这种空间结构参与细胞的重要生命活动。细胞中的基因表达受到转录因子（TFs）和增强子等蛋白因子调控，它们的互作影响染色质三维结构。保守非编码序列（CNSs）参与募集TFs和增强子等调控蛋白，然而CNSs是否参与远程基因互作尚不清楚。

      近日，中国农业科学院蔬菜花卉研究所蔬菜分子设计育种创新团队在植物科学领域国际权威期刊《植物学报（英文版）》（Journal of Integrative Plant Biology，IF=9.1）在线发表了一篇题为“Conserved noncoding sequences correlate with distant gene contacts in Arabidopsis and Brassica”的研究论文。该研究发现CNSs参与基因之间的染色质远程互作，CNSs富集活性组蛋白修饰并且募集TFs，进而导致基因的启动子区域与另一个基因的下游区域发生远程互作，最后调控互作的基因产生协同表达。

图 保守非编码序列参与基因远程互作的新机制。

      该团队利用Hi-C实验技术，获得白菜和甘蓝的全基因组染色质互作数据，进一步结合拟南芥的Hi-C数据集分析，发现拟南芥、白菜和甘蓝中分布在不同染色体上的基因频繁发生远程空间互作，并且主要集中在基因的启动子区域（5’端上游2 kb）和另一个基因的下游区域（3’端下游2 kb）。进一步研究发现，含有较多CNSs的基因发生远程互作的频率更高，并且CNSs越多，转录因子结合位点和活性组蛋白修饰标记就越多。此外，对于具有CNSs的远程互作基因，基因间协同表达趋势更加明显。该研究揭示了CNSs参与远程基因互作的新机制：CNSs富集活性组蛋白修饰并参与招募转录因子，进而介导基因的5’端与另一个基因的3’端发生远程互作，最终确保互作基因的协调表达。

      这篇论文揭示了保守非编码序列在蔬菜作物中基因远程互作的重要意义。中国农业科学院蔬菜花卉研究所博士后张磊为论文第一作者，王晓武研究员为通讯作者。该研究得到了国家重点实验室、国家重点研发计划、基本科研业务费、创新工程项目和中国博士后科学基金等支持。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jipb.13465