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Whyte WA, Orlando DA, Hnisz D, et al. Master transcription factors and mediator establish super-enhancers at key cell identity genes. Cell. 2013;153(2):307-319. doi:10.1016/j.cell.2013.03.035
超級(jí)增強(qiáng)子的發(fā)現(xiàn)
Oct4, Sox2, Nanog (OSN) 都是胚胎干細(xì)胞(embryonic stem cells, ESC)中表達(dá)的重要轉(zhuǎn)錄因子(transcription factor, TF)蚓胸,對(duì)胚胎干細(xì)胞干性的建立與維持重要意義挣饥。作者在ESC細(xì)胞中分別產(chǎn)生了這3種重要轉(zhuǎn)錄因子的ChIP-seq數(shù)據(jù),并在全基因組范圍內(nèi)定義有轉(zhuǎn)錄因子富集結(jié)合的位點(diǎn)為ESC的增強(qiáng)子(共8794個(gè)位點(diǎn))沛膳。
作者檢測(cè)到的多數(shù)的增強(qiáng)子元件的長(zhǎng)度在幾百bp左右扔枫,這與之前人們對(duì)增強(qiáng)子的認(rèn)識(shí)相一致。但是與此同時(shí)锹安,作者還觀察到有些區(qū)域密集地含有成串的增強(qiáng)子元件短荐,形成大的enhancer domain, domain長(zhǎng)度最高可達(dá)50 kb叹哭,
轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合到增強(qiáng)子上后忍宋,中介體復(fù)合物(Mediator complex)參與幫助其招募RNA聚合酶II(Pol II)到靶基因啟動(dòng)子上》缯郑考察所有增強(qiáng)子上的Med I
考察所有增強(qiáng)子上Mediator的結(jié)合強(qiáng)度糠排,發(fā)現(xiàn)有少數(shù)(231個(gè))enhancer domain上的Mediator結(jié)合水平極高,僅40%的Mediator結(jié)合信號(hào)都集中在這一小部分enhancer domain上泊交,作者將這些enhancer domains命名為超級(jí)增強(qiáng)子(super enhancer, SE)乳讥。
超級(jí)增強(qiáng)子的特征
作者提出柱查,超級(jí)增強(qiáng)子具有2個(gè)特征:
(1)覆蓋一段相當(dāng)長(zhǎng)的DNA區(qū)域(與一般增強(qiáng)子長(zhǎng)度相比,大量一個(gè)量級(jí))
(2)區(qū)域上Mediator結(jié)合水平遠(yuǎn)高于一般增強(qiáng)子(typical enhancer)
此外云石,與Mediator占位相類(lèi)似地唉工,對(duì)于一般增強(qiáng)子所具有的其他特征,如組蛋白修飾汹忠、染色質(zhì)開(kāi)放性等淋硝,在super-enhancer區(qū)域均具有更明顯的效應(yīng)。 作者共比較了18種轉(zhuǎn)錄因子宽菜、組蛋白修飾以及染色質(zhì)開(kāi)放性等特征谣膳,發(fā)現(xiàn)Klf4和Esrrb對(duì)typical enhancer和super enhancer有最好的區(qū)分能力,并且作者觀察到Klf4與Esrrb的結(jié)合基序(motif)在超級(jí)增強(qiáng)子內(nèi)有顯著的富集铅乡。作者認(rèn)為超級(jí)增強(qiáng)子區(qū)域內(nèi)密集的結(jié)合基序?qū)е铝烁呙芏鹊霓D(zhuǎn)錄因子的結(jié)合继谚,是導(dǎo)致超級(jí)增強(qiáng)子諸多特征形成的原因。
超級(jí)增強(qiáng)子的功能
作者使用最近原則(proximity)為在ESC中識(shí)別得到的231個(gè)超強(qiáng)增強(qiáng)子分配了靶基因阵幸,這些基因又被作者稱為超級(jí)增強(qiáng)子相關(guān)基因(super-enhancer-associated genes)花履。
作者發(fā)現(xiàn),super-enhancer-associated genes 編碼的主要是轉(zhuǎn)錄因子挚赊,并且覆蓋了所有已知的參與控制ESC細(xì)胞特性(cell identity)的基因诡壁,與參與ESC干性建立與維持的調(diào)節(jié)因子顯著相關(guān),但是同管家基因之間沒(méi)有相關(guān)性荠割。
與一般增強(qiáng)子所調(diào)控的基因相比妹卿,超級(jí)增強(qiáng)子相關(guān)基因表達(dá)水平更高,因此作者認(rèn)為超級(jí)增強(qiáng)子可能有更高的轉(zhuǎn)錄調(diào)控活性蔑鹦,并使用熒光素酶報(bào)告系統(tǒng)(luciferase reporter constructs)證實(shí)了這一推測(cè)夺克。
繼ESC細(xì)胞之后,作者又在多種細(xì)胞系中找到了超級(jí)增強(qiáng)子举反。這些細(xì)胞包括:B細(xì)胞祖細(xì)胞(progenitor B, Pro-B)懊直,小鼠骨骼肌細(xì)胞(Myotube),輔助T細(xì)胞(T helper, Th)火鼻、巨噬細(xì)胞(machrophage)室囊。并且這些超級(jí)增強(qiáng)子多是細(xì)胞類(lèi)型特異性的,其所控制的基因也多與細(xì)胞特異性的生物學(xué)功能相關(guān)魁索。