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摘要：
增强子是调控基因时空特异性表达的顺式作用元件，在细胞分化、疾病发生等过程中都起着重要作用。增强子序列中含有多个转录因子的结合位点，可以远距离地实现对基因的调控，而且没有方向性的限制。如何从卷帙浩繁的基因组序列中精确鉴定功能性增强子序列，一直是领域内研究的焦点。在当前所处的后基因组时代，研究者们利用高速发展的高通量测序技术，系统性地分析了全基因组范围内染色质的各种特征，包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质开放程度以及各类定位于染色质的非组蛋白、转录因子等在基因组上的分布。其中，组蛋白H3K4me1、H3K27ac修饰，和组蛋白变体H3.3的高度富集以及高频地替换，是现在被广泛认可的增强子的特异性表观遗传标记。然而在科学研究中，存在关联性并不等于具有因果关系。虽然H3K27ac指征活跃增强子的能力无可辩驳，但该修饰是否能功能性地决定增强子活性，在领域内一直存在争议。 为了解答这个问题，我们以小鼠胚胎干细胞为研究对象，利用CRISPR-Cas9技术对编码组蛋白变体H3.3的两个基因H3f3a和H3f3b依次进行基因编辑，将组蛋白变体H3.3的第27位赖氨酸，突变为不能被乙酰化修饰的精氨酸(H3.3K27R)。全基因组学分析发现，在不影响H3K27三甲基化的前提下，H3.3K27R突变的小鼠胚胎干细胞中活跃增强子区域的H3K27乙酰化基本完全消失，但细胞转录组几乎不受影响。以“接触-活性”模型预测增强子与调控的基因之间的对应关系，我们发现基因的转录对于相关增强子区域H3K27ac的消失并不敏感，仅少数基因的表达水平呈现上调或者下调的现象。 乙酰化修饰中和赖氨酸正电性，削弱组蛋白与DNA结合的能力。虽然H3K27ac在活跃增强子区域完全消失，但是区域内H3K9、H3K18、H3K122、H4K5、H4K8的乙酰化分布没有明显变化，这说明破坏H3K27乙酰化修饰并不影响增强子区域其他组蛋白赖氨酸位点的乙酰化水平。结合小鼠胚胎干细胞的转录组没有受到H3.3K27R的影响，我们的研究说明，在小鼠胚胎干细胞中，增强子活性的维持并不依赖于单一特定位点的乙酰化修饰，而是可能通过多个位点乙酰化修饰协同作用，使染色质结构变得松散，从而维持增强子的活跃状态。 H3.3K27R突变的小鼠胚胎干细胞在体外类胚体分化时，出现心肌细胞相关基因不能正常激活的缺陷，相关机理仍在进一步的研究中。
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