核受体参与UGT1基因簇内转录共调控的机理研究

The UGT1 gene cluster encodes an important family of phase II drug-metabolizing enzymes: UDP-glucuronosyltransferases (UGT). It is organized into variable and constant regions. Any variable exon can be alternatively spliced into a set of downstream common exons, producing variable UGT transcripts. Nuclear receptors (NR) are one of the most abundant families of transcription factors in metazoan，as well as one of the most successful drug targets. Their ligands can be almost conjugated by UGT. The applicant's previous work reveals that many NRs significantly co-regulated the transcription of a common set of UGT1 genes, demonstrating a complicated feedback regulatory network exists between UGT and NR families. This network has great implication for predicting drug-drug interaction and preventing human diseases. the applicant also found two important enhancers, which potentially mediate NR's co-regulation on UGT1 genes. In this application, chromosome conformation capture technology will be used to check whether these two enhances distally regulate transcription of multiple UGT1 genes. And further work will be done to identify the NR cis-acting elements within each functional enhancer. This work may help to further uncover the biological implications of UGT1 gene polymorphisms, and provide scientific foundations for reasonable clinical description.

UGT1基因簇编码一类重要的Ⅱ相药物代谢酶（UDP-葡萄糖醛酸转移酶，UGT），由可变区和恒定区组成，任意一个可变外显子都可被选择性地剪接到下游的一套恒定外显子上，而形成多种UGT转录本。核受体（NR）是动物体内最丰富的转录因子家族之一，也是目前最成功的药物靶标之一，它们的配体几乎都能被UGT转化。申请者前期的研究发现很多NR成员显著共调控UGT1簇多个基因的转录，表明UGT与NR两大家族之间存在复杂的反馈调节网络，该网络对预测药物相互作用和预防人类疾病具有重要意义。申请者还在UGT1基因簇中发现了两个重要的增强子区可能介导NR对UGT1的共调控。本申请将采用染色质构象捕获技术考察这两个增强子区是否远程调控UGT1基因簇内多个基因的转录，并找出各调节性NR在这两个增强子区的顺式作用元件。该研究将进一步诠释人类UGT1基因多态性的生物学意义，并为临床合理用药提供理论依据。

尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶是一种极为重要的药物代谢酶，它在代谢各种内外源性有机脂类毒物上具有无可替代的重要功能，其突变会引起一些先天性疾病如黄疸病，所以研究该基因的表达调控具有十分重要的意义。本项目主要研究了一些可能的UGT1A的调控元件：4个潜在的增强子和两个CTCF结合位点对于UGT1A基因表达调控以及空间构架的影响。 我们发现一些核受体对于UGT1A基因的上调作用，并使用EMSA实验确定了核受体与其中两个增强子结合；采用CRISPR/Cas9基因编辑技术分别敲除和反转了这些增强子序列，并进一用qPCR、RNA-seq技术研究这些增强子与UGT1A基因表达调控的关系，发现其中2个增强子发挥重要功能；我们最后使用染色体构象捕获技术研究了这些增强子以及CTCF结合位点与UGT1A基因空间构象的关系，发现这些调控元件和UGT1A基因构成了一个复杂的调控网络，无论在结构构架还是在功能调控上都具有相关联系。