科学家第一次绘制小鼠全基因组沉默子图谱

近日，中国农业科学院农业基因组研究所猪基因组设计育种创新团队构建了小鼠全基因组沉默子图谱，阐明了其基本特征，并发现了影响细胞重编程效率的重要沉默子。相关研究成果发表在《先进科学》(Advanced Science)上。

转录调控在生物体发育和细胞分化中至关重要，而沉默子作为关键的顺式调控元件，通过结合抑制性转录因子负向调控基因表达，是基因表达“精密调控”的核心元件之一。然而，由于缺乏明确的表观遗传标记和高效的全基因组筛选技术，沉默子的系统性研究长期滞后于增强子等其他调控元件。

该研究首次绘制了小鼠基因组中抑制基因表达的“关闭开关”——沉默子的全基因组图谱。研究人员在小鼠两种关键细胞中发现了约9万~11.5万个沉默子，这些调控元件遍布基因组，主要控制低活性基因，且具有细胞类型特异性。

研究发现，沉默子通过结合特定抑制蛋白发挥作用，并与一种名为H3K9me3的表观遗传标记密切相关。有趣的是，同一DNA片段能根据细胞环境在“增强子”和“沉默子”之间转换，这种转换可能与细胞内蛋白浓度变化有关。

更重要的发现是，从基因组中敲除特定沉默子后能提升成纤维细胞转化为干细胞的重编程效率。该研究为在不引入外源基因序列的前提下，通过敲除内源序列实现基因表达的精准调控提供了新方向，对基因编辑生物育种发展具有重要推动作用。

该研究得到生物育种国家科技重大专项、国家重点研发计划"十四五"重点专项、国家自然科学基金、深圳市科技创新计划等项目的支持。