Zebrafish globin switching occurs in two developmental stages and is controlled by the LCR.
Zebrafish globin switching occurs in two developmental stages and is controlled by the LCR.
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DOI：
10.1016/j.ydbio.2012.03.021
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发表时间：
2012-06-15
影响因子：
2.7
通讯作者：
Zon LI
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ganis JJ;Hsia N;Trompouki E;de Jong JL;DiBiase A;Lambert JS;Jia Z;Sabo PJ;Weaver M;Sandstrom R;Stamatoyannopoulos JA;Zhou Y;Zon LI
珠蛋白基因转换是一个复杂的、高度调控的过程，允许在特定发育阶段表达不同的珠蛋白基因。在这里，我们第一次根据完整的基因组序列描述了所有斑马鱼珠蛋白的特征。两个不同的染色体位点，称为主要（3 号染色体）和次要（12 号染色体），包含含有 5'-3' 至 3'-5' 方向的 α/β 对的球蛋白基因。这两个基因座与哺乳动物 α-珠蛋白基因座共享同线性。在发育过程中对斑马鱼珠蛋白表达进行了分析，并证明了两个珠蛋白开关，类似于人类发育。通过分析 DNase I 超敏感位点、H3K4 三甲基化标记和 GATA1 结合位点，揭示了一个保守的调控元件，即基因座控制区 (LCR)。令人惊讶的是，尽管缺乏整体序列保守性，但这些位点相对于球蛋白基因的位置在进化上是保守的。斑马鱼 LCR 内的基序包括 CACCC、GATA 和 NFE2 位点，表明与已知转录因子存在功能相互作用，但 LCR 结构不同。转基因斑马鱼红细胞中稳健且特异的报告基因表达证实了与哺乳动物 α-LCR MCS-R2 区域的功能同源性。我们的研究提供了斑马鱼珠蛋白位点的全面表征，并阐明了珠蛋白转换的调节。
Globin gene switching is a complex, highly regulated process allowing expression of distinct globin genes at specific developmental stages. Here, for the first time, we have characterized all of the zebrafish globins based on the completed genomic sequence. Two distinct chromosomal loci, termed major (chromosome 3) and minor (chromosome 12), harbor the globin genes containing α/β pairs in a 5′-3′ to 3′-5′ orientation. Both these loci share synteny with the mammalian α-globin locus. Zebrafish globin expression was assayed during development and demonstrated two globin switches, similar to human development. A conserved regulatory element, the locus control region (LCR), was revealed by analyzing DNase I hypersensitive sites, H3K4 trimethylation marks and GATA1 binding sites. Surprisingly, the position of these sites with relation to the globin genes is evolutionarily conserved, despite a lack of overall sequence conservation. Motifs within the zebrafish LCR include CACCC, GATA, and NFE2 sites, suggesting functional interactions with known transcription factors but not the same LCR architecture. Functional homology to the mammalian α-LCR MCS-R2 region was confirmed by robust and specific reporter expression in erythrocytes of transgenic zebrafish. Our studies provide a comprehensive characterization of the zebrafish globin loci and clarify the regulation of globin switching.
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