日本RIKEN牽頭的國(guó)際合作項(xiàng)目FANTOM（Functional Annotation of the Mammalian Genome）在本期Science雜志上發(fā)表了一項(xiàng)具有里程碑意義的新成果。

研究人員對(duì)不同細(xì)胞類型的RNA表達(dá)進(jìn)行了廣泛的分析。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)細(xì)胞經(jīng)歷表型改變（比如細(xì)胞分化）時(shí)，最開(kāi)始活化的是增強(qiáng)子區(qū)域。增強(qiáng)子是一種重要的調(diào)控開(kāi)關(guān)，一般離自己激活的基因比較遠(yuǎn)。

細(xì)胞進(jìn)行分化或者應(yīng)答外界刺激的時(shí)候，會(huì)發(fā)生受到嚴(yán)格控制的轉(zhuǎn)錄改變。在這一過(guò)程中有兩種調(diào)控元件在起作用，位于調(diào)控基因附近的啟動(dòng)子，和遠(yuǎn)離調(diào)控基因的增強(qiáng)子。不過(guò)，人們此前并不清楚這兩種元件的作用順序，推測(cè)它們差不多同時(shí)起作用。

研究人員讓19種人類細(xì)胞和14種小鼠細(xì)胞經(jīng)歷不同類型的改變，并在這一過(guò)程中進(jìn)行檢測(cè)和分析。他們發(fā)現(xiàn)，是增強(qiáng)子活化觸發(fā)了一系列后續(xù)事件，最終顯著改變細(xì)胞的表型。

研究顯示，在細(xì)胞受到刺激后的頭15分鐘增強(qiáng)子激活，30-100分鐘特定調(diào)控基因（轉(zhuǎn)錄因子）被激活，然后其他基因陸續(xù)激活促成一系列改變。這項(xiàng)研究中的所有細(xì)胞都共享這一模式，說(shuō)明這是細(xì)胞分化背后的一種通用規(guī)則，適用于所有哺乳動(dòng)物細(xì)胞。

研究人員使用自己開(kāi)發(fā)的CAGE技術(shù)，在不同類型的細(xì)胞改變中，檢測(cè)了轉(zhuǎn)錄的起始情況，涉及了干細(xì)胞終末分化、以及細(xì)胞對(duì)生長(zhǎng)因子或病原體刺激的應(yīng)答。

這是FANTOM項(xiàng)目取得的又一個(gè)突破性成果。2014年三月，該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)也是用CAGE技術(shù)鑒定了絕大多數(shù)哺乳動(dòng)物細(xì)胞使用的啟動(dòng)子和增強(qiáng)子?，F(xiàn)在他們又通過(guò)CAGE技術(shù)明確了這兩種元件的作用順序。

“這是一個(gè)振奮人心的發(fā)現(xiàn)，可以幫助我們更好的理解細(xì)胞的適應(yīng)和分化，”文章的第一作者Erik Arner說(shuō)。

“現(xiàn)在我們認(rèn)識(shí)到增強(qiáng)子的主導(dǎo)作用，可以在此基礎(chǔ)上改進(jìn)方法，推動(dòng)胚胎干細(xì)胞和iPS細(xì)胞的分化。增強(qiáng)子能誘導(dǎo)出組織特異性的基因表達(dá)，可能還涉及了表觀基因組的改變。因此，增強(qiáng)子活性可能是有效細(xì)胞操縱的關(guān)鍵，”RIKEN的Yoshihide Hayashizaki在談到這項(xiàng)研究的意義時(shí)說(shuō)。