人類基因組只有不到2%編碼蛋白質(zhì)，因此解析非編碼DNA的功能是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)?？茖W(xué)家們已經(jīng)通過分析DNA甲基化、染色質(zhì)修飾、核酸酶敏感性、轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，在人類基因組中預(yù)測了數(shù)百萬個(gè)調(diào)控序列，但只有少數(shù)序列在天然條件下得到證實(shí)。

研究團(tuán)隊(duì)為此開發(fā)了基于CRISPR/Cas9的高通量篩選策略，并由此發(fā)現(xiàn)了一類新型增強(qiáng)子。

研究人員用自己開發(fā)的CRISPR/Cas9方法，在人胚胎干細(xì)胞（hESC）中研究了1Mbp POU5F1位點(diǎn)的174個(gè)候選調(diào)控序列。他們鑒定了POU5F1轉(zhuǎn)錄所必需的兩個(gè)經(jīng)典調(diào)控元件，一個(gè)啟動(dòng)子和一個(gè)近端增強(qiáng)子。

此外，研究人員還還意外發(fā)現(xiàn)了一類新型增強(qiáng)子。研究顯示，這種增強(qiáng)子以一種*的方式促進(jìn)POU5F1轉(zhuǎn)錄。干擾增強(qiáng)子序列會(huì)導(dǎo)致暫時(shí)的POU5F1轉(zhuǎn)錄損失，但POU5F1轉(zhuǎn)錄能在幾輪細(xì)胞分裂之后*恢復(fù)。這項(xiàng)研究為人們展示了CRISPR高通量篩選在非編碼DNA功能研究中的實(shí)用性，還揭示了人類細(xì)胞中的基因調(diào)控新層面。

2014年的一篇文章展示了甲基化和去甲基化對(duì)增強(qiáng)子活性的調(diào)節(jié)。他和同事在小鼠胚胎干細(xì)胞中繪制了5mC和5hmC的單堿基高分辨率圖譜。5mC是哺乳動(dòng)物基因組中zui常見的一種表觀遺傳學(xué)修飾，由DNA甲基轉(zhuǎn)移酶催化，廣泛參與了細(xì)胞對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控。5hmC作為5mC的一個(gè)衍生品，是DNA去甲基化的一個(gè)中間產(chǎn)物。這項(xiàng)研究表明，甲基化和去甲基化決定了細(xì)胞分化過程中的轉(zhuǎn)錄組重編程。

2015年2月，兩個(gè)研究小組在雜志上發(fā)表了兩篇研究論文，詳細(xì)地分析了整個(gè)人類基因組的表達(dá)變異和調(diào)控，及其與染色體結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。研究人員描述了多種組織中染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、調(diào)控與基因表達(dá)的相互影響，對(duì)于深入了解正常生理和疾病機(jī)制有*的價(jià)值。

2015年6月，雜志上發(fā)表了一種新測序技術(shù)，MPE-seq。染色質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)于DNA轉(zhuǎn)錄、復(fù)制和修復(fù)非常關(guān)鍵，決定著基因的表達(dá)和細(xì)胞的生理狀態(tài)。MPE-seq可以對(duì)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的全基因組分析。這種直觀的分析法將成為MNase-seq的重要補(bǔ)充，揭示在基因表達(dá)調(diào)控中具有重要意義的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)。