日本理化研究所的研究人員與世界各地的科學(xué)家合作，生成了兩個人類全基因組的基因調(diào)控子圖集。發(fā)表在2014年3月26日的《Nature》的兩篇論文報道。第一篇是轉(zhuǎn)錄起始位點圖集，即RNA聚合酶開始將DNA轉(zhuǎn)錄成RNA;第二篇是增強(qiáng)子激活圖集，非啟動子DNA的延伸上調(diào)某些基因的轉(zhuǎn)錄。
 

    “這兩篇論文是非常重要的”沒有參與該研究、加州大學(xué)圣地亞哥分校的生物化學(xué)家王偉（音譯，Wei Wang）說。 “這將是一個非常寶貴的資源。 ”

    “我們做了一個正常細(xì)胞注釋的百科全書：185,000啟動子，44,000增強(qiáng)子，并且其中大部分都具有組織特異性，”該研究項目的啟動者、理化研究所組學(xué)科學(xué)中心的林崎良英（音譯，Yoshihide Hayashizaki）說。

    “這是一個對不同細(xì)胞類型的轉(zhuǎn)錄子活性進(jìn)行非常廣泛的調(diào)查，是一個非常寶貴的資源，并且在目前來說，這也是相當(dāng)獨特，”美國馬薩諸塞大學(xué)醫(yī)學(xué)院的翁治平（音譯，Zhiping Weng ）說。翁指出，唯一可比的資源是基因型與組織中的表達(dá)程序（ GTEX ） ,當(dāng)與FANTOM相比時，是“在這一點上并沒有那么全面， ”她說。 “現(xiàn)在，這是最全面，大量收集有效轉(zhuǎn)錄數(shù)據(jù)的時候，特別是原代細(xì)胞。我覺得這是非常重要的。我想很多人會發(fā)現(xiàn)這數(shù)據(jù)是非常有用的。 ”

    FANTOM是幾個項目之一，旨在注釋人類基因組，并確定基因表達(dá)是如何產(chǎn)生那么多種細(xì)胞類型。參與DNA元件百科全書（ENCODE）計劃的成員中，包括了日本理化研究所的一些研究人員，利用染色質(zhì)免疫沉淀分析和DNA酶敏感區(qū)定位法，此外，為了確定轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合DNA和染色質(zhì)“開放”位點，因此用DNA酶進(jìn)行切割。ENCODE研究團(tuán)隊使用多種細(xì)胞系和只研究少數(shù)細(xì)胞類型，而FANTOM研究組研究無數(shù)的原代細(xì)胞和組織類型，以及細(xì)胞系。

    “我發(fā)現(xiàn)FANTOM和ENCODE是互補(bǔ)的，因為FANTOM主要生成轉(zhuǎn)錄數(shù)據(jù)，而ENCODE生成多樣性更豐富、更多類型的數(shù)據(jù)。

    但FANTOM在細(xì)胞類型尺寸描述上更多，而ENCODE主要集中在細(xì)胞系中，僅有少數(shù)種類的原代細(xì)胞和組織類型， ”翁（參與ENCODE計劃）說。 “你可以想象這兩個非常大的項目，它們處于一個非常大的異次元中。 ”

    為了創(chuàng)建這些圖譜，F(xiàn)ANTOM的研究人員利用帽分析基因表達(dá)（ CAGE ）測序rna轉(zhuǎn)錄啟動子。通過映射 CAGE 標(biāo)簽上的人類基因組，日本理化研究所領(lǐng)導(dǎo)的研究組鑒定出位于轉(zhuǎn)錄起始位點上游的啟動子區(qū)域。研究人員使用CAGE 識別出人類原代細(xì)胞、組織樣品和永生細(xì)胞系的啟動子，他們發(fā)現(xiàn)，許多基因具有多個轉(zhuǎn)錄起始位點，并且在不同類型的細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄起始的位置也不同。

    采用CAGE ,研究組也確定了增強(qiáng)子的RNA轉(zhuǎn)錄序列。其他研究組先前表明，一些增強(qiáng)子是雙向轉(zhuǎn)錄——從中心開始往外面兩個方向轉(zhuǎn)錄，兩條DNA鏈同時進(jìn)行。FANTOM研究小組發(fā)現(xiàn)的證據(jù)表明，雙向轉(zhuǎn)錄是增強(qiáng)子激活的一個明顯特征。CAGE檢測出約75 %的增強(qiáng)子促進(jìn)HeLa細(xì)胞中的報告基因表達(dá)，比以前通過ENCODE鑒定出非轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)子的多。

    王先生說，他最感興趣的是增強(qiáng)子圖集。 “這是人們第一次如此大規(guī)模的完成增強(qiáng)子RNA [分析] , ”他說。

    “在這么多類型的細(xì)胞，這一數(shù)字[增強(qiáng)子激活]是在一種低端領(lǐng)域中， ”王說， “特別是，如果你與ENCODE和其他注釋比較。 . . . 我想這與低豐度的eRNAs [增強(qiáng)子RNA ]有關(guān)。”

    其他組也發(fā)現(xiàn)，增強(qiáng)子生成RNA量非常低。“我唯一擔(dān)心的是，他們可能錯過很多激活的增強(qiáng)子，”王說。 “我的理解是，他們同時擁有[一]高真陽性率，和假陰性率。所以，無論他們確定什么，我相信那些是真實的，激活的增強(qiáng)子，但它們也可能會錯過激活的增強(qiáng)子，那是因為低豐度的eRNAs.”

    林崎表示，增強(qiáng)子和啟動子的在未來的用途，定義到不同的細(xì)胞類型提高將一個細(xì)胞轉(zhuǎn)化成另一個類型的細(xì)胞的可能性。它也可以幫助預(yù)測一個特定癌癥是否要轉(zhuǎn)移，他補(bǔ)充說。