SHH基因座中CTCF的缺失改变了增强子-启动子之间的相互作用从而导致无足畸形

该文章的探究建立在各种测序方法上，采用了WGS、CHIP-seq、4c-seq等测序手段进行研究分析。

SHH基因座中CTCF的缺失改变了增强子-启动子之间的相互作用从而导致无足畸形

• 背景介绍
  • 无足畸形
    • 一种常染色体隐性遗传疾病，对巴西无足畸形者进行遗传性分析显示出现该表型可能与LMBR1基因外显子4的纯合缺失有关
  • 肢体发育异常相关基因介绍
    • SHH：一个在发育过程中起关键作用的信号分子
    • ZRS：是一种“远程”的肢体特异的SHH增强子，位于LMBR1基因的第5个内含子内，SHH基因上游1mb处
    • SHH的缺失以及ZRS的突变常常导致人类、小鼠以及其他动物的肢体发育异常；
  • CTCF简介
    • CTCF是一种架构蛋白，参与染色质构象并介导基因表达中的增强子-启动子相互作用
• 研究方法
  • 该文章的探究建立在各种测序方法上，采用了WGS、CHIP-seq、4c-seq等测序手段进行研究分析
• 研究目的
  • 1.探索出现无足畸形的原因及机制
  • 2.探究小鼠同源区域的CTCF的删除虽然降低了SHH的表达但未观察到表型的原因
• 研究结果
  • 1.通过全基因组测序分析（WGS）得到出现无足畸形与LMBR1基因上12kb的纯合缺失有关
  • 2.通过构建含有该12kb的序列，将其注入小鼠胚胎中观察到该12kb区域不在ZPA中表达，且不作为增强子起作用
  • 3.通过CHIP-seq分析和得到了12kb上的3个CTCF结合位点，且进一步对CTCF和RDA21进行CHIP-seq分析得到12kb的缺失会影响CTCF/RDA21的分布（WT中出现LSC3-5峰值，Mut组降为0，且Mut出现了LSC2的峰）
  • 4.通过4c-seq分析得到12kb的缺失后ZRS和SHH与LSC3-5的相互作用减弱，与LSC1的相互作用增强，且通过免疫探针进一步证实
  • 5.通过敲除小鼠体内12kb足部相关区域，发现敲除后并未发现任何表型发生变化，可能由于小鼠CTCF位点分布和取向与人类有差别
• 讨论
  • 研究表明，Acheiropodia是一种与常染色体隐性疾病，其与LMBR1基因外显子4纯合缺失有关。作者在此基础上，通过全基因组测序发现了表现为无足畸形的先证者的LMBR1基因上出现12kb纯合缺失，但该区域并不作为增强子影响肢体发育。
  • 作者随后通过CHIP-seq分析得到12kb区域存在3个CTCF结合位点（LSC3-5）与SHH和ZRS相互作用。该位点在无足畸形先证者的细胞中被删除，被另一位点LSC1所取代，从而改变ZRS增强子和SHH启动子的相互作用促进畸形
• 结论
  • 12kb的缺失导致CTCF/RAD21的分布发生改变，破坏了ZRS和SHH的相互作用，从而促进无足畸形的发生
• 展望
  • 本文章研究了无足畸形相关12kb区域同源缺失的相关机制是改变SHH启动子和ZRS增强子之间的相互作用导致的，且研究结果显示人类与小鼠可能因为CTCF位点的分布和取向不同使得小鼠不能作为合适的研究模型。这些发现强调了该区域在人类发育中的重要性，并暗示了物种间的保守性和功能差异性，未来可采用更多的方法和探索更多的模型构建来研究人类发育
• 有待进一步探究的问题
  • 该文章集中在12 kb的同源缺失上，但没有详细说明是否排除了其他可能导致Acheiropodia的遗传变异或环境因素；对于SNP 的影响仅基于其普遍性和被认为无害的临床数据库信息，而没有进行深入的功能研究来完全排除其潜在作用。
• 创新点
  • 作者首次提出12kb的缺失在肢芽的发育中的重要作用
• Working model