真核生物染色質(zhì)以三維折疊的方式存在于細(xì)胞核，這種空間結(jié)構(gòu)參與細(xì)胞的重要生命活動(dòng)。細(xì)胞中的基因表達(dá)受到轉(zhuǎn)錄因子（TFs）和增強(qiáng)子等蛋白因子調(diào)控，它們的互作影響染色質(zhì)三維結(jié)構(gòu)。保守非編碼序列（CNSs）參與募集TFs和增強(qiáng)子等調(diào)控蛋白，然而CNSs是否參與遠(yuǎn)程基因互作尚不清楚。

      近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所蔬菜分子設(shè)計(jì)育種創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在植物科學(xué)領(lǐng)域國(guó)際權(quán)威期刊《植物學(xué)報(bào)（英文版）》（Journal of Integrative Plant Biology，IF=9.1）在線發(fā)表了一篇題為“Conserved noncoding sequences correlate with distant gene contacts in Arabidopsis and Brassica”的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)CNSs參與基因之間的染色質(zhì)遠(yuǎn)程互作，CNSs富集活性組蛋白修飾并且募集TFs，進(jìn)而導(dǎo)致基因的啟動(dòng)子區(qū)域與另一個(gè)基因的下游區(qū)域發(fā)生遠(yuǎn)程互作，最后調(diào)控互作的基因產(chǎn)生協(xié)同表達(dá)。

圖 保守非編碼序列參與基因遠(yuǎn)程互作的新機(jī)制。

      該團(tuán)隊(duì)利用Hi-C實(shí)驗(yàn)技術(shù)，獲得白菜和甘藍(lán)的全基因組染色質(zhì)互作數(shù)據(jù)，進(jìn)一步結(jié)合擬南芥的Hi-C數(shù)據(jù)集分析，發(fā)現(xiàn)擬南芥、白菜和甘藍(lán)中分布在不同染色體上的基因頻繁發(fā)生遠(yuǎn)程空間互作，并且主要集中在基因的啟動(dòng)子區(qū)域（5’端上游2 kb）和另一個(gè)基因的下游區(qū)域（3’端下游2 kb）。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，含有較多CNSs的基因發(fā)生遠(yuǎn)程互作的頻率更高，并且CNSs越多，轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)和活性組蛋白修飾標(biāo)記就越多。此外，對(duì)于具有CNSs的遠(yuǎn)程互作基因，基因間協(xié)同表達(dá)趨勢(shì)更加明顯。該研究揭示了CNSs參與遠(yuǎn)程基因互作的新機(jī)制：CNSs富集活性組蛋白修飾并參與招募轉(zhuǎn)錄因子，進(jìn)而介導(dǎo)基因的5’端與另一個(gè)基因的3’端發(fā)生遠(yuǎn)程互作，最終確保互作基因的協(xié)調(diào)表達(dá)。

      這篇論文揭示了保守非編碼序列在蔬菜作物中基因遠(yuǎn)程互作的重要意義。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所博士后張磊為論文第一作者，王曉武研究員為通訊作者。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)、創(chuàng)新工程項(xiàng)目和中國(guó)博士后科學(xué)基金等支持。

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jipb.13465