染色質架構蛋白CTCF調控UGT1基因簇的表達
摘要：尿苷二磷酸葡萄糖醛酸轉移酶(UDP-glucuronosyltransferase,UGT)是一類重要的Ⅱ相藥物代謝酶,通過葡萄糖醛酸接合反應代謝大量內外源小分子化合物,對機體維持內部動態平衡具有重要意義。UGT基因突變或表達異常會造成高膽紅素血癥等多種疾病、影響藥物療效或減弱代謝藥物能力,因此探索UGT表達調控機制將會為人類疾病的預防和個體化醫療以及精準醫學提供科學依據。脊椎動物UGT分為UGT1和UGT2兩個亞家族,UGT1基因簇結構與原鈣粘蛋白(protocadherin,Pcdh)、免疫球蛋白或B細胞受體(immunoglobulin or B-cell receptor)、T細胞受體(T-cell receptor)基因簇類似,但與UGT2結構不同,分為可變區和恒定區,可變區包含成串排列的外顯子,任意一個外顯子都可以被可變剪接到下游同一套恒定區外顯子上,形成9種UGT1信使RNA并翻譯成不同UGT1葡醛酸轉移酶亞型。本實驗室前期工作發現,染色質架構蛋白CTCF結合DNA的方向性在染色質三維結構構建中發揮重要作用。基于此,為了進一步解析UGT1復雜基因簇的三維轉錄調控機制,本研究分析和比較了人和小鼠UGT1基因簇的CTCF結合位點(CTCF binding site,CBS)的方向性分布,發現人和小鼠的UGT1基因簇中CBS分布差異很大。以人肺癌細胞系A549為模型,通過RNAi敲低細胞中CTCF和SMC3(cohesin亞基),證明了CTCF和cohesin蛋白參與調控人UGT1基因簇的轉錄表達。進一步采用CRISPR介導的DN段編輯技術對hCBS1進行了原位反轉(in situ inversion)和刪除,并通過RNA-seq分析技術發現hCBS1刪除能夠顯著降低UGT1A6、UGT1A7和UGT1A9的表達水平,然而hCBS1反轉僅僅顯著降低UGT1A7的表達水平。上述研究表明hCBS1參與UGT1A6、UGT1A7和UGT1A9的轉錄調節,是人UGT1基因簇的潛在轉錄調控元件。本研究為未來進一步探索UGT1基因簇的三維基因轉錄調控機制提供了實驗基礎。
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