DNA 二级结构及其对基因转录的调控作用
牛康康1， 张晓娟1，邓惠敏1， 吴凤1，相辉1，宋齐生2，冯启理1*
富集鸟嘌呤和胞嘧啶的DNA区域可以分别形成所谓的四链体（G4）和i-motif的DNA二级结构。这些结构已发现广泛存在于生物的基因组中并在基因转录、DNA复制、蛋白翻译和端粒保护等方面起着重要的作用。本研究在家蚕转录因子基因BmPOUM2的启动子中鉴定了G4和i-motif。BmPOUM2在变态发育过程中调控着翅原基表皮几丁质蛋白基因BmWCP4的表达。通过碱基突变、反义寡聚核苷酸（ASOs）和抑制配体干扰i-motif结构的形成可导致BmPOUM2启动子活性显著下降。通过pull-down实验鉴定出了一个i-motif结合蛋白 (BmILF)。EMSA实验证明BmILF可以专一地与BmPOUM2启动子的i-motif结构结合并激活了该基因的转录。超表达BmILF可促进BmPOUM2的启动子活性；而RNAi抑制了BmILF表达可抑制BmPOUM2的启动子活性。另外，鉴定出一个与BmPOUM2启动子G4结构结合的核蛋白，该蛋白也参与了对该基因的调控。对38种生物演化过程中的代表物种基因组的二级结构及其分布和进化分析表明，潜在的DNA二级结构的数目和密度均随着物种的进化而增加，在许多基因的上游启动子区的G4结构也随低等到高等的生物进化而增加。研究结果为DNA二级结构作为一种新的基因转录表观遗传调控机制提供了新的线索。
致谢：本研究得到国家自然科学基金委资助（31330071, 31672494，31720103916）。
关键词：DNA二级结构，四链体，启动子，转录因子，基因转录，表观遗传调控，家蚕
牛康康1， 张晓娟1，邓惠敏1， 吴凤1，相辉1，宋齐生2，冯启理1*
- 广州市昆虫发育调控与应用研究重点实验室，昆虫科学与技术研究所，华南师范大学生命科学学院
- 美国密苏里大学（哥伦比亚），植物科学部
富集鸟嘌呤和胞嘧啶的DNA区域可以分别形成所谓的四链体（G4）和i-motif的DNA二级结构。这些结构已发现广泛存在于生物的基因组中并在基因转录、DNA复制、蛋白翻译和端粒保护等方面起着重要的作用。本研究在家蚕转录因子基因BmPOUM2的启动子中鉴定了G4和i-motif。BmPOUM2在变态发育过程中调控着翅原基表皮几丁质蛋白基因BmWCP4的表达。通过碱基突变、反义寡聚核苷酸（ASOs）和抑制配体干扰i-motif结构的形成可导致BmPOUM2启动子活性显著下降。通过pull-down实验鉴定出了一个i-motif结合蛋白 (BmILF)。EMSA实验证明BmILF可以专一地与BmPOUM2启动子的i-motif结构结合并激活了该基因的转录。超表达BmILF可促进BmPOUM2的启动子活性；而RNAi抑制了BmILF表达可抑制BmPOUM2的启动子活性。另外，鉴定出一个与BmPOUM2启动子G4结构结合的核蛋白，该蛋白也参与了对该基因的调控。对38种生物演化过程中的代表物种基因组的二级结构及其分布和进化分析表明，潜在的DNA二级结构的数目和密度均随着物种的进化而增加，在许多基因的上游启动子区的G4结构也随低等到高等的生物进化而增加。研究结果为DNA二级结构作为一种新的基因转录表观遗传调控机制提供了新的线索。
致谢：本研究得到国家自然科学基金委资助（31330071, 31672494，31720103916）。
关键词：DNA二级结构，四链体，启动子，转录因子，基因转录，表观遗传调控，家蚕