潘力教授課題組在絲狀真菌遺傳調(diào)控機(jī)制研究方面取得新進(jìn)展
9月6日，華南理工大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院潘力教授和王斌副教授課題組在絲狀真菌遺傳調(diào)控機(jī)制研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)成果在BMC Biology上發(fā)表：Profiling of chromatin accessibility identifies transcription factor binding sites across the genome of Aspergillus species，博士研究生黃良剛為該文第一作者（論文鏈接：https://bmcbiol.biomedcentral.com/articles/ 10.1186/s12915-021-01114-0）。
工業(yè)絲狀真菌是工業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域的重要宿主，廣泛應(yīng)用醫(yī)藥、食品、化工、環(huán)境等。由于其遺傳操作的難度較高，缺少通用性和高通量的平臺(tái)研究技術(shù)，導(dǎo)致絲狀真菌中600多個(gè)轉(zhuǎn)錄因子只有約5%進(jìn)行了功能驗(yàn)證和遺傳表征，大大限制了其遺傳調(diào)控機(jī)制的研究。課題組前期曾經(jīng)在絲狀真菌中將傳統(tǒng)的Dnase I足跡技術(shù)與高通量測(cè)測(cè)序結(jié)合，在全基因組水平檢測(cè)轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控位點(diǎn)[相關(guān)成果發(fā)表在Nucleic Acids Research 43, no. 9 (May 19 2015): 4429-46]，但仍存在操作難度大、普及性不強(qiáng)等問題。基于以上限制因素，課題組在絲狀真菌中建立了一種耦聯(lián)Tn5轉(zhuǎn)座酶-高通量測(cè)序的染色質(zhì)可接近性分析平臺(tái)技術(shù)，成功地應(yīng)用于代表性絲狀真菌黑曲霉、米曲霉的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制研究中，操作簡(jiǎn)單，易普及，可促進(jìn)絲狀真菌轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制領(lǐng)域的研究。
??(A)絲狀真菌黑曲霉ATAC-seq流程；(B)不同黑曲霉菌株之間染色體可及性比較；(C)絲狀真菌黑曲霉基因組的ATAC-seq信號(hào)一致性；(D)黑曲霉轉(zhuǎn)錄因子binding motif的從頭預(yù)測(cè)；(E) TF/DNA相互作用的判定標(biāo)準(zhǔn)（轉(zhuǎn)錄因子足跡的非對(duì)稱切割信號(hào)）；(F)體內(nèi)最小啟動(dòng)子驗(yàn)證轉(zhuǎn)錄因子footprints
圖1 黑曲霉的染色質(zhì)可及性分析研究(ATAC-SEQ)
通過開發(fā)絲狀真菌染色質(zhì)可接近性分析方法，系統(tǒng)地構(gòu)建絲狀真菌黑曲霉、米曲霉染色質(zhì)開放區(qū)文庫(kù)，并實(shí)現(xiàn)多種誘導(dǎo)條件下染色質(zhì)開放性區(qū)轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)（TFBs）元件庫(kù)。首先系統(tǒng)探索了Tn5轉(zhuǎn)座酶入侵條件下絲狀真菌核小體占位區(qū)、調(diào)控區(qū)的信號(hào)分布特征以及高質(zhì)量染色質(zhì)開放性區(qū)信號(hào)峰。進(jìn)一步探討了染色質(zhì)開放區(qū)在絲狀真菌中的分布特征，并對(duì)不同生產(chǎn)菌株進(jìn)行可接近性區(qū)域的比較組學(xué)研究，闡明曲霉強(qiáng)大外源蛋白表達(dá)分泌功能在進(jìn)化上的保守性。基于絲狀真菌中染色質(zhì)開放區(qū)和Tn5轉(zhuǎn)座酶的切割特征，建立了TF/DNA相互作用的判定標(biāo)準(zhǔn)，基于該標(biāo)準(zhǔn)分別從頭預(yù)測(cè)了新型轉(zhuǎn)錄因子和已知結(jié)合基序轉(zhuǎn)錄因子在開放區(qū)中的識(shí)別元件和靶向調(diào)控功能，并使用人工構(gòu)建的最小啟動(dòng)子進(jìn)行體內(nèi)驗(yàn)證。該項(xiàng)研究為絲狀真菌轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制研究提供了新方法，同時(shí)也建立基礎(chǔ)遺傳調(diào)控元件庫(kù)，促進(jìn)了工業(yè)絲狀真菌遺傳調(diào)控機(jī)制的研究。該研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金（31871736, 31870024）等項(xiàng)目資助。
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