廣州大學分子遺傳與進化創新研究中心董志誠團隊與復旦大學、中國科學院分子植物科學卓越創新中心張一婧團隊合作,首次報道了植物中的增強子轉錄,初步闡釋了增強子轉錄在小麥基因表達調控中的作用。相關研究近日發表于《基因組生物學》(Genome Biology)。
增強子是一種40年前發現的DNA調控元件,能夠從遠距離增強靶標基因轉錄。增強子的功能不依賴于它的位置、方向及到靶基因的距離,這使得對增強子活性的判斷更具挑戰。過去十年,增強子的轉錄產物eRNA 成為果蠅和哺乳動物中增強子活性的有效指標。然而,植物中增強子是否轉錄?增強子轉錄水平與其調控活性是否相關?
研究人員通過新生RNA測序,從面包小麥基因組中約四分之一的候選增強子檢測到了活躍轉錄。與染色質特征相比,eRNA在預測增強子活性方面更加精確有效。研究還表明增強子差異轉錄可能是亞基因組基因差異表達的潛在驅動力。
據介紹,增強子對基因時空表達進行精確調控,在動植物發育、疾病發生等生命過程起重要作用。但是,與蛋白編碼基因相比,增強子DNA序列特征不明顯、保守性低,難以從DNA水平預測。該研究為增強子作用機制的研究及高產優質小麥育種提供了重要參考。
值得一提的是,董志誠團隊先后在擬南芥、大豆和小麥中建立了植物新生RNA的轉錄組,為研究RNA聚合酶II介導蛋白編碼基因和非編碼RNA基因的轉錄,提供了大數據支持。
該研究工作得到了國家自然科學基金、廣東省植物適應性與分子設計重點實驗室、廣東教育廳高校創新團隊、廣州市作物基因編輯重點實驗室項目的資助。