哺乳動物的基因組中，約40-50%的區域是由DNA重復序列構成的轉座元件。部分轉座元件具有轉錄調控活性，在神經發育中發揮重要作用。作為轉座元件的一大類，短散在核元件（short interspersed nuclear elements, SINEs）包含鋅指蛋白CTCF的結合位點，參與調控染色質空間構象。然而，SINEs在神經發育過程中的作用及其調控機製尚不明確。
2024年7月3日，MK体育平台腦科學研究院江燕課題組與基礎醫學院劉赟課題組，在《基因組生物學》（Genome Biology）雜誌上發表題為《SETDB1調控神經前體細胞中短散在核元件和染色質環構象》（SETDB1 regulates short interspersed nuclear elements and chromatin loop organization in mouse neural precursor cells）的研究論文，揭示了小鼠神經前體細胞（NPCs）中組蛋白甲基轉移酶SETDB1調控SINEs活性和染色質環構象的表觀遺傳分子機製，及其在NPCs增殖中的作用。
該研究利用ATAC-seq、ChIP-seq、WGBS、Hi-C和RNA-seq等多組學技術，對小鼠NPCs的表觀基因組和轉錄組進行了全方位、多層次的解析。研究結果表明，在NPCs中SETDB1介導的組蛋白H3K9me3修飾，與DNA甲基化發揮協同作用，抑製特定類群SINEs位點的染色質活性。SETDB1敲除後，這群SINEs位點處染色質開放性增加，CTCF與這些位點結合，介導染色質環的重分布。其中，新生成的染色質環參與調控有絲分裂功能通路中的基因表達，從而影響了NPCs的細胞周期和增殖。這一研究揭示了發育腦中SETDB1調控SINEs元件和三維染色質構象的分子機製，並為轉座元件參與神經發育提供新的理論依據。
圖：SETDB1調控NPCs中SINEs活性和染色質環構象的分子機製
MK体育平台腦科學研究院博士生孫戴靜、朱月妍和博士後彭文竹為本論文的共同第一作者，江燕研究員和劉赟課題組博士後蒙偉達為共同通訊作者。其他共同作者包括：鄭勝輝、翁潔、董書龍、李嘉琪、陳頎、葛傳慧、廖立勇、董宇昊和劉赟研究員。該研究得到了科技創新2030重大項目和國家自然科學基金的支持。
論文地址：https://doi.org/10.1186/s13059-024-03327-2
