增強(qiáng)子（ enhancers ）作為一類(lèi)重要的順式調(diào)控元件（ c is -regulatory elements ，CREs），可以在空間和時(shí)間維度上調(diào)控基因表達(dá) 模式 。增強(qiáng)子突變會(huì)導(dǎo)致基因表達(dá) 異常并 引發(fā) 多種人類(lèi)疾病 。 比如 ， SHH 基因增強(qiáng)子 ZRS 的突變 ，會(huì)導(dǎo)致 SHH 基因的異位表達(dá)，進(jìn)而引發(fā) 人類(lèi) 多指癥【1】。 此外，增強(qiáng)子 可以 在 表達(dá) 強(qiáng)度上精確 調(diào)控基因表達(dá)水平 。 遺傳學(xué)研究已鑒定出大量與神經(jīng)精神疾病和神經(jīng)退行性疾病相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)基因，其中許多為劑量敏感基因【2】，這表明精確的基因表達(dá)調(diào)控對(duì)于維持神經(jīng) 細(xì)胞 正常 功能 和 阻止 疾病 發(fā)生 至關(guān)重要。然而，增強(qiáng)子如何精確調(diào)控劑量敏感基因的表達(dá)，還有待深入研究。

2026 年 3 月 25 日，加州大學(xué)舊金山分校（ University of California, San Francisco ）沈音課題組在 Nature Communications 雜志上發(fā)表了題為 CRISPR tiling deletion screens reveal functional enhancers and allelic compensation effects (ACE) on SIN3A transcription 的論文，報(bào)道了一種新型的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制：增強(qiáng)子介導(dǎo)的等位基因補(bǔ)償效應(yīng)。該研究發(fā)現(xiàn)，一條等位基因上增強(qiáng)子缺失造成的基因表達(dá)水平下降，可以誘發(fā)另一條完整等位基因的轉(zhuǎn)錄活性增強(qiáng)，發(fā)揮補(bǔ)償作用，從而維持基因總體表達(dá)水平保持不變。

為了深入解析神經(jīng)精神疾病風(fēng)險(xiǎn)基因的調(diào)控機(jī)制，作者利用高通量 CRISPR 平鋪式敲除篩選（ CRISPR tiling deletion screening ）【3】， 在 人類(lèi) iPSC 誘導(dǎo) 的興奮性神經(jīng)元中， 成功 鑒定 到 四個(gè)劑量敏感基因 （ APP 、 FMR1 、 MECP2 和 SIN3A ） 的功能性增強(qiáng)子。

圖 1 ：高通量 CRISPR 篩選流程 。

然后， 為了 檢驗(yàn) 篩選結(jié)果的可靠性，作者利用 CRISPR 敲除對(duì)位于不同位置的增強(qiáng)子進(jìn)行了大量驗(yàn)證。 得益于本研究中構(gòu)建的雙報(bào)告基因細(xì)胞系（ 同一個(gè)靶基因的 兩條等位基因分別攜帶不同熒光蛋白）， 在 SIN3A 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中， 作者發(fā)現(xiàn)敲除一條等位基因上的增強(qiáng)子，會(huì)導(dǎo)致同一條等位基因上 SIN3A 表達(dá)量下降，但是另一條等位基因上 SIN3A 表達(dá)量 卻 出現(xiàn)了 明顯 上升。 進(jìn)一步通過(guò)深度測(cè)序和 RT-qPCR ，作者發(fā)現(xiàn) 增強(qiáng)子敲除細(xì)胞中 SIN3A 的 總 體表達(dá)水平維持在與野生型 細(xì)胞 相當(dāng)?shù)乃健?作者將 這一發(fā)現(xiàn) 命名為 等位基因補(bǔ)償效應(yīng)（ A llelic compensation effects ： ACE ， 即 撲克牌中的 A ） 。

接下來(lái)， 為 探究增強(qiáng)子缺失引發(fā) ACE 的分子機(jī)制，作者對(duì)增強(qiáng)子敲除后 SIN3A 表達(dá)水平進(jìn)行了動(dòng)態(tài)跟蹤分析。結(jié)果顯示， SIN3A 的下降水平與另一條等位基因上 SIN3A 上升水平呈現(xiàn)正相關(guān)。當(dāng) SIN3A 表達(dá)水平接近觸發(fā)單倍體 劑量 不足的閾值時(shí)， ACE 的作用最為 強(qiáng)勁 。隨著 SIN3A 總體表達(dá)水平逐漸接近野生型水平， ACE 的速率逐漸降低。 此外，這種等位基因補(bǔ)償效應(yīng)在 iPSC 分化形成神經(jīng)元的過(guò)程中穩(wěn)定存在，而且一旦建立，無(wú)法通過(guò)表達(dá)外源性 SIN3A 來(lái)進(jìn)行逆轉(zhuǎn)。 進(jìn)一步通過(guò)報(bào)告基因和 ChIP -qPCR 實(shí)驗(yàn)，作者證實(shí) SIN3A 啟動(dòng)子可以感知 SIN3A 水平并啟動(dòng) ACE 過(guò)程。 更為重要的是，本研究中的 ACE 模型可以 解釋臨床突變的致病性 。 攜帶 SIN3A 位點(diǎn)大片段缺失 的患者，由于 SIN3A 啟動(dòng)子缺失，無(wú)法啟動(dòng) ACE ， 導(dǎo)致 SIN3A 表達(dá)水平降低， 最終 誘發(fā) Witteveen-Kolk 綜合征（ WITKOS ） 。但是， SIN3A 增強(qiáng)子部位的缺失，由于 ACE 的 作用， SIN3A 的總體表達(dá)水平不變，因此屬于良性突變。

圖 2 ： 增強(qiáng)子缺失誘導(dǎo) ACE 的工作模型。

最后，為了進(jìn)一步探究 ACE 的廣譜性 ，作者進(jìn)行了全基因 組 預(yù)測(cè) 。 最終 ， 在人類(lèi)和小鼠中分別 找到了 279 個(gè)和 180 個(gè) 候選 基因。 結(jié)合臨床數(shù)據(jù)和基因劑量敏感圖譜 ，作者 發(fā)現(xiàn) 人類(lèi)候選基因在單倍劑量不足方面顯著富集。 這些 預(yù)測(cè)結(jié)果 提示， ACE 可能是一種在劑量敏感基因中廣泛存在的基因調(diào)控機(jī)制。

加州大學(xué)舊金山分 校 沈音（ Yin Shen ）教授為本研究通訊作者。 本研究受到加州大學(xué)圣地亞哥分校的任兵（ Bing Ren ）教授課題組、 Wei Wang 教授課題組的大力支持。 沈音教授課題組眾多成員也為本研究做出了重要貢獻(xiàn)。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-70933-y

制版人： 十一

參考文獻(xiàn)

1. Lettice, L. A. et al. A long-range Shh enhancer regulates expression in the developing limb and fin and is associated with preaxial polydactyly.Hum. Mol. Genet.12, 1725–1735 (2003).

2. Collins, R. L. et al. A cross-disorder dosage sensitivity map of the human genome.Cell185, 3041–3055.e25 (2022).

3. Diao, Y. et al. A tiling-deletion-based genetic screen for cis - regulatory element identification in mammalian cells.Nat.Methods14, 629–635 (2017).

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