中国科学院上海营养与健康研究所丁秋蓉团队通过高通量原位突变筛选发现UCP1转录调控基因组位点

来源:上海国际人类表型组研究院 发布时间:2021-02-22

2021年2月22日,《表型组学》(Phenomics)期刊在线发表了中国科学院上海营养与健康研究所丁秋蓉课题组题为In Situ Saturating Mutagenesis Screening Identifies a Functional Genomic Locus that Regulates Ucp1 Expression的研究论文。该研究运用报告基因细胞株和高通量原位突变遗传筛选,建立了一个基于体外细胞实验体系进行转录调控基因组位点通量筛选的研究平台,并通过筛选发现若干潜在调控UCP1的基因组位点,为UCP1系统性的转录调控研究奠定了基础。

肥胖是导致各种代谢疾病的主要原因,导致其发生的最根本原因是能量摄入与能量消耗的不平衡。白色脂肪储存能量,而褐色和米色脂肪则可以通过非颤抖性产热消耗能量。因此,激活或增加肥胖者体内的产热脂肪,增加能量消耗可成为潜在的肥胖治疗手段。褐色和米色脂肪的这种产热能力主要依赖解偶联蛋白UCP1(Uncoupling protein 1)来实现。UCP1定位在线粒体内膜,当被激活时,UCP1解偶联线粒体呼吸链,使产生的质子梯度不用于形成ATP,而能量以热能的形式消耗。因此,干预UCP1表达可有效调控非颤抖性产热,对UCP1调控机制的研究可以为理解肥胖的的发生及治疗提供研究基础。

为筛选参与UCP1转录调控的基因组元件,研究人员利用实验室已构建的小鼠褐色脂肪Ucp1-GFP细胞株构建了高通量原位突变遗传大规模筛选平台,针对Ucp1约20kb的潜在转录调控区域(包括内含子在内)设计了近2000条sgRNA进行了饱和突变筛选(Saturating mutagenesis screening)。通过筛选,发现了若干潜在具备转录调控作用的基因组位点。进一步通过体外和在体验证,明确了-9768基因组位置附近(Ucp1转录起始位点为0)存在明显的增强子序列,通过CRISPR定点敲除后可在体内外明显下调UCP1表达,但具体的转录机制仍需进一步研究。

中国科学院上海营养与健康研究所邱艳博士为论文的第一作者,丁秋蓉研究员为该论文的通讯作者。该研究得到了科技部、国家自然科学基金委及中国科学院等项目的资助,同时也得到了中国科学院上海营养与健康研究所公共技术平台和动物平台的支持。

论文链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s43657-020-00006-7

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