在動物基因組中,被稱為增強子(enhancer)的調控性 DNA 元件控制著特定細胞類型中基因表達的精確時空模式。然而,增強子在細胞核內的空間組織以調控靶基因的方式,目前仍知之甚少。
2025 年 7 月 2 日,北京大學生物醫(yī)學前沿創(chuàng)新中心(BIOPIC)/昌平實驗室謝曉亮院士團隊在 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。
研究團隊開發(fā)了單細胞 Micro-C(scMicro-C)技術,這種是基于微球菌核酸酶(Micrococcal nuclease)的 3D 基因組圖譜技術,能夠以高分辨率描繪 3D 基因組結構,并表征了多增強子中心(multi-enhancer hub),即多個增強子與基因啟動子相關聯(lián),形成空間簇。
在這項最新研究中,研究團隊報道了單細胞 Micro-C(scMicro-C)技術。這是一種基于微球菌核酸酶(Micrococcal nuclease)的 3D 基因組圖譜技術,其空間分辨率提升至 5 kb。
利用該技術,研究團隊鑒定出一種特殊的 3D 增強子結構--啟動子-增強子條紋(promoter-enhancer stripe,PES),這種結構能夠將基因的啟動子與多個增強子連接起來。PES 是由黏連蛋白介導的環(huán)擠壓(loop extrusion)作用形成的,這有可能將多個增強子帶到啟動子處。
此外,該研究還觀察到,在單細胞 3D 基因組結構中,具有 PES 的基因普遍存在多增強子中心(multi-enhancer hub),其中多個增強子與基因啟動子相關聯(lián),形成空間簇。
憑借其分辨率的提升,scMicro-C 技術澄清了增強子是如何在空間上協(xié)調一致以控制基因表達的。
論文鏈接:
https://www.nature.com/articles/s41588-025-02247-6
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