Cell子刊：发育中的DNA“交流”

　　

生物通报道：在胚胎发育过程中，基因的启动和关闭受到精确调控。基因动态给不同细胞赋予了不同的特性，让胚胎发育成为比例恰当的健康动物。Fgf8是这一过程中的关键基因之一，它编码一个关键信号因子，控制着四肢生长和大脑不同区域的形成。

日前，欧洲分子生物学实验室EMBL的研究人员，确定了在哺乳动物胚胎发育过程中控制Fgf8表达的调控模块，阐明了这一系列调控元件（增强子）控制Fgf8的机制。文章于二月二十八日发表在Cell旗下的Developmental Cell杂志上。这项研究强调了，基因组结构对于基因调控的重要性。

研究人员发现，在一个基因组大区域聚集着一系列Fgf8增强子，虽然其间也穿插着一些不相关的基因，但这些调控元件只对Fgf8其作用。这些元件的序列和排列在进化中非常稳定，这说明了它们的重要性。研究显示，选择性改变这些调控元件的相对定位，会改变它们对Fgf8的作用，从而极大地影响胚胎发育。

“我们发现，这一基因组区域中的复杂组织形式，是Fgf8调控的关键方面，”领导这项研究的François Spitz说。“特定调控元件对Fgf8的影响，取决于该元件的特殊位置，而非这个元件的序列。这说明该区域中，启动子对基因的影响并不依赖特定的识别标签，而是与定位有关。”文章提出，该基因组区域的结构，控制着区域中调控元件的内在活性。

科学家们仍在深入研究这一调控的详细分子机制。他们认为，很可能在特定条件下，DNA的3D折叠能使调控元件彼此组合，并与Fgf8接触以激活或阻止基因表达。该研究所强调的基因调控层次往往容易受到忽视，这些调控元件并不与拥有相应序列的特定基因一一对应。在这里，基因组的局部组织形式和DNA的3D折叠实际上更为重要，它们不仅控制着调控元件的活性，也介导了调控元件与目标基因的接触。

DNA的3D结构如何调节基因组元件的相互交流，又对基因表达调控有何具体影响，这些还有待进一步研究。这些将帮助我们深入理解，基因组重排怎样影响上述3D调控网络，并由此引发相应疾病和畸形。

 

（生物通编辑：叶予）

生物通推荐原文摘要：

An Integrated Holo-Enhancer Unit Defines Tissue and Gene Specificity of the Fgf8 Regulatory Landscape

Fgf8 encodes a key signaling factor, and its precise regulation is essential for embryo patterning. Here, we identified the regulatory modules that control Fgf8 expression during mammalian embryogenesis. These enhancers are interspersed with unrelated genes along a large region of 220 kb; yet they act on Fgf8 only. Intriguingly, this region also contains additional genuine enhancer activities that are not transformed into gene expression. Using genomic engineering strategies, we showed that these multiple and distinct regulatory modules act as a coherent unit and influence genes depending on their position rather than on their promoter sequence. These findings highlight how the structure of a locus regulates the autonomous intrinsic activities of the regulatory elements it contains and contributes to their tissue and target specificities. We discuss the implications of such regulatory systems regarding the evolution of gene expression and the impact of human genomic structural variations.