細胞類型特異的基因調控網絡研究獲進展

生物體內各種類型的細胞如何形成各自特異的調控網絡進而獲得特異的功能是生命科學研究中一個基礎並且重要的問題。普遍的觀點認為細胞類型特異表達的基因，尤其是轉錄因子，是形成細胞類型特異的調控網絡的主要原因。但不同類型細胞間含有大量共同表達的基因，這些不同類型細胞中普遍表達的基因如何參與細胞類型特異的調控網絡尚屬未知。
為解決這一問題，中國科學院遺傳與發育生物學研究所王秀傑研究組與中國科學院動物研究所周琪課題組合作，通過系統比較小鼠胚胎幹細胞（mESC）與多種體細胞的轉錄組數據，發現了104個可以利用mESC特異的選擇性啟動子調控其在mESC中表達的基因。這些基因在mESC和不同類型體細胞中均普遍表達，但在mESC中通過mESC特異的選擇性啟動子而產生mESC特異表達的新的轉錄本（SATSisoform）。這些SATS轉錄本通常與其對應基因的廣譜表達的轉錄本（commonisoform）在5＇端的首個或首幾個外顯子存在序列差異，而其它序列相同。超過60%的SATS轉錄本具有與其對應的common轉錄本不同的讀碼框，部分來自表觀遺傳修飾和發育調控基因的SATS轉錄本發生了重要功能域的改變。mESC中表達的SATS轉錄本的轉錄大多受到多能性核心因子Oct4、Sox2及Nanog的調控，功能研究表明SATS轉錄本參與調控mESC多能性的維持，敲低部分SATS轉錄本後導致mESC分化。這些結果表明細胞類型特異的轉錄因子可以通過調控選擇性啟動子，使得廣譜表達的基因產生細胞類型特異的轉錄本，從而使廣譜表達的基因獲得參與建立或維持細胞類型特異特徵的新功能。
王秀傑研究組已畢業的博士生馮桂海、助理研究員佟曼和周琪課題組的夏寶龍為該論文的共同第一作者，王秀傑與周琪為共同通訊作者。該項目得到國家重點基礎研究發展計劃（「973」計劃）、中科院幹細胞與再生醫學戰略性先導專項及國家自然科學基金等項目的資助。