EMBO Reports:中科院遗传所王秀杰研究组等发表细胞类型特异的基因
2016年7月27日，国际知名期刊《EMBO Reports》杂志上在线发表了中国科学院遗传与发育生物学研究所王秀杰研究组与中国科学院动物研究所周琪课题组合作的一篇研究论文，论文题为“Ubiquitously expressed genes participate in cell‐specific functions via alternative promoter usage”。研究揭示了细胞类型特异的基因调控网络研究进展。王秀杰研究组已毕业的博士生冯桂海、助理研究员佟曼和周琪课题组的夏宝龙同学为该论文的共同第一作者，王秀杰研究员与周琪研究员为共同通讯作者。
生物体内各种类型的细胞如何形成各自特异的调控网络进而获得特异的功能是生命科学研究中一个基础并且重要的问题。普遍的观点认为细胞类型特异表达的基因，尤其是转录因子，是形成细胞类型特异的调控网络的主要原因。但不同类型细胞间含有大量共同表达的基因，这些不同类型细胞中普遍表达的基因如何参与细胞类型特异的调控网络尚属未知。
研究人员通过系统比较小鼠胚胎干细胞(mESC)与多种体细胞的转录组数据，发现了104个可以利用mESC特异的选择性启动子调控其在mESC中表达的基因。这些基因在mESC和不同类型体细胞中均普遍表达，但在mESC中通过mESC特异的选择性启动子而产生mESC特异表达的新的转录本(SATS isoform)。这些SATS转录本通常与其对应基因的广谱表达的转录本(common isoform)在5'端的首个或首几个外显子存在序列差异，而其它序列相同。超过60%的SATS转录本具有与其对应的common转录本不同的读码框，部分来自表观遗传修饰和发育调控基因的SATS转录本发生了重要功能域的改变。mESC中表达的SATS转录本的转录大多受到多能性核心因子Oct4, Sox2 及Nanog的调控，功能研究表明SATS 转录本参与调控mESC多能性的维持，敲低部分SATS 转录本后导致mESC分化。这些结果表明细胞类型特异的转录因子可以通过调控选择性启动子，使得广谱表达的基因产生细胞类型特异的转录本，从而使广谱表达的基因获得参与建立或维持细胞类型特异特征的新功能。
干细胞特异的转录因子通过选择性启动子调控广谱表达的基因产生（干细胞特异的转录本）
原文链接：
Ubiquitously expressed GENEs participate in cell‐specific functions via alternative promoter usage
原文摘要：
How do different cell types acquire their specific identities and functions is a fundamental question of biology. Previously significant efforts have been devoted to search for cell‐type‐specifically expressed genes, especially transcription factors, yet how do ubiquitously expressed genes participate in the formation or maintenance of cell‐type‐specific features remains largely unknown. Here, we have identified 110 mouse embryonic stem cell (mESC) specifically expressed transcripts with cell‐stage‐specific alternative transcription start sites (SATS isoforms) from 104 ubiquitously expressed genes, majority of which have active epigenetic modification‐ or stem cell‐related functions. These SATS isoforms are specifically expressed in mESCs, and tend to be transcriptionally regulated by key pluripotency factors through direct promoter binding. Knocking down the SATS isoforms ofNmnat2 or Usp7 leads to differentiation‐related phenotype in mESCs. These results demonstrate that cell‐type‐specific transcription factors are capable to produce cell‐type‐specific transcripts with alternative transcription start sites from ubiquitously expressed genes, which confer ubiquitously expressed genes novel functions involved in the establishment or maintenance of cell‐type‐specific features.
作者：王秀杰
