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.2010年7月；38(13):4325-36.
doi:10.1093/nar/gkq175。 Epub 2010年3月31日。

细胞类型特异性长链相互作用识别CFTR基因的远距离调控元件

内尔·吉尔多夫 1, 艾米丽·史密斯, Tomoko M Tabuchi先生, 克里斯托夫·M·科赫, 伊恩·邓纳姆, 约翰·A·斯塔马托亚诺波洛斯, 工作-德克尔
附属公司

细胞类型特异性长链相互作用识别CFTR基因的远距离调控元件

内尔·吉尔多夫等。 核酸研究. 2010年7月.

摘要

由于调控元件可以在很大的基因组距离上发挥作用，因此对调控元件及其靶基因的识别非常复杂。在疾病基因的情况下，识别长程作用元件尤其重要，因为这些元件的突变可能导致人类疾病。越来越清楚的是，染色质环相互作用促进了基因表达的远程控制。这些相互作用可以通过染色体构象捕获（3C）来检测。在这里，我们使用3C作为发现工具来识别控制囊性纤维化跨膜电导调节基因CFTR的长程调节元件。我们在基因座周围的460kb区域中鉴定了四个元件，这些元件专门在表达CFTR的细胞中特异性地与CFTR启动子形成环。元件位于上游20 kb和80 kb处；CFTR启动子下游109和203 kb。这些元素包含增强子特有的DNase I超敏位点和组蛋白修饰模式。在报告分析中，这些元素也相互作用，后两种元素协同激活CFTR启动子。我们的结果揭示了控制CFTR表达的新的长程作用元件，并表明基于3C的方法可以用于发现新的调控元件。

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数字

图1。
图1。
染色体构象捕获（3C）揭示了与CFTR公司转录起始位点。所有实验都使用EcoRI消化染色质。Interaction frequencies between theCFTR公司转录起始位点和周围460kb的区域由3C决定。引物序列可以在补充表S1.3C数据可在中找到补充表S2. (A类)Caco2细胞的3C剖面（黑色圆圈），表示CFTR公司基因和GM06990细胞（白色圆圈），其表达水平较低。(B类)HT29细胞的3C剖面（黑圈），表示CFTR公司基因和不表达该基因的K562细胞（白色圆圈）。(C类)HeLa S3细胞（黑圈）的3C剖面图，表示CFTR公司基因和不表达该基因的HepG2细胞（白色圆圈）。
图2。
图2。
四个元素中每一个的3C相互作用曲线。所有实验都使用EcoRI消化染色质。3C数据可以在中找到补充表S2. (A类)锚定点位于Caco2和GM06990细胞中的元素I处，显示Caco2细胞中元素I和II、转录起始位点（TSS）以及元素III和IV之间的相互作用，而GM06990。(B类)在HeLa S3和HepG2细胞中，锚定点位于元素I处，显示元素I与元素II、TSS、III和IV之间的相互作用，在HepG2-细胞中没有显著的相互作用。(C类)锚定点位于Caco2和GM06990细胞中的元素II处，显示Caco2细胞中元素II和I、TSS、元素III和IV之间的相互作用，而GM06990。(D类)在HeLa S3和HepG2细胞中，锚定点设置在元件II上，显示元件II与元件I、TSS、III和IV之间的相互作用，在HepG2-细胞中没有显著的相互作用。(E类)锚定点设置在Caco2和GM06990细胞中的元素III处，显示Caco2细胞中元素III与元素I、II、TSS和元素IV之间的相互作用，在GM细胞中没有显著的相互作用。(F类)在HeLa S3和HepG2细胞中，锚定点位于元素III，显示元素III与元素I、II、TSS和元素IV之间的相互作用，在Hep G2细胞内没有显著的相互作用。(G公司)锚定点位于Caco2和GM06990细胞中的元素IV处，显示了元素IV与Caco2细胞中元素I、II、TSS和元素III之间的相互作用，而GM06990。(H（H）)在HeLa S3和HepG2细胞中，锚定点位于元素IV，显示元素IV与元素I、II、TSS和元素III之间的相互作用，在Hep G2细胞内没有显著的相互作用。
图3。
图3。
之间循环交互的精细映射CFTR公司启动子和元件III和IV，以及荧光素酶分析表明，这两个元件可以协同激活CFTR公司发起人。3C引物和数据可在补充表S1和S2系列. (A–C)使用BsrGI消化染色质的3C图谱，染色质集中于锚定在TSS上的元素III（A）。相互作用峰对应于1066 bp的片段。（B） 3C专注于元素IV，锚定在TSS。相互作用峰对应于1560 bp的片段。（C） 3C聚焦于锚定在元素III上的元素IV。相互作用峰值对应于与CFTR公司TSS公司。(D类)荧光素酶分析中使用的片段概述。元素III分裂成两个片段；元素IV被分成三个片段。(E类)相对荧光素酶表达数据，其中“Prom”指仅包含CFTR公司TSS和启动子区域（pGL3-基本载体-启动子单独构建；参见“材料和方法”部分），并被设置为1，“intr1”是来自CFTR公司用作阳性对照的基因。与单独启动子相比，只有元件IVc显示出增强的荧光素酶表达[P（P）<0.05 (t吨-试验）用于Caco2和HepG2细胞]。(F类)当元素IIIb和IVc结合时，只有在CFTR公司-表达细胞系Caco2[P（P）<0.01 (t吨-测试）]与Caco2细胞中单独的元素IVc相比。星号表示与[Prom]（面板E）或HepG2中的[IIIb+IVc]（面板F）存在统计显著差异*P（P）< 0.05; **P（P）< 0.01.
图4。
图4。
UCSC基因组浏览器hg18中ENCODE联盟的数据[（10）；http://genome.ucsc.edu/ENCODE/]. 荧光素酶分析中使用的片段用带白色箭头的黑色条表示。显示3C相互作用峰的限制性片段用灰色方框表示。带方框的轮廓表示缩小的功能区域。组蛋白甲基化、乙酰化和DHS数据显示，“阳性点击”显示为深灰色区域。(A类)7号染色体上的区域117 013 000–117 019 000，包含元素III(B类)7号染色体上的区域117 100 000–117 120 000，包含元素IV。
图5。
图5。
构造的不同模型CFTR公司轨迹。(A类)CFTR公司基因不表达的细胞系中的位点。该位点呈线性构象，没有特定的长程相互作用。粗黑线表示CFTR基因。(B类)CFTR公司表达该基因的细胞系中的位点。所有四种元素都与启动子相互作用，并相互作用。灰色圆圈表示包含簇状启动子和调控元件的空间域。
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参考文献

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