[发明专利]神经组织特异性调控元件mu-CNE2及其应用

说明书

本发明通过增强子捕获技术发现了调控斑马鱼miR‑9前体基因dre‑mir‑9‑6表达的增强子，在此基础上，通过深入研究斑马鱼和小鼠的基因组数据并设计实验，找到并证实了小鼠基因组中的一个具有神经组织特异性的基因表达调控元件mu‑CNE2。该调控元件mu‑CNE2可特异性地在神经组织中增强其附近的启动子尤其是弱启动子的驱动转录能力。此外，通过我们的实验发现，mu‑CNE2不仅能在小鼠体内起作用，在斑马鱼体内也能起相似的作用，可认为其可用于脊椎动物甚至人体，可用于研究和制备与神经疾病有关的诊断剂和治疗药物。

技术领域

本发明涉及组织学和分子生物学，更特别地，涉及一种神经组织特异性调控元件mu-CNE2及其应用。

背景技术

基因的表达过程受到DNA非编码区的精确调控，由一系列基因调控元件直接控制，包括启动子、增强子、沉默子、绝缘子等位于非编码区的元件。基因调控区的遗传变异是造成复杂遗传性状的主要因素，全基因组关联分析(GWAS)数据显示大部分(约有93％)疾病相关高频突变位点位于基因组非编码区。在这些元件中，除了启动子紧邻基因转录起始位点的上游，其它元件在基因组中的分布并没有明显的规律。因此，目前在非编码区寻找疾病相关遗传风险因子的研究多集中在启动子区。

然而，近年来，GWAS结果显示一些复杂性状越来越多的归因于增强子。例如，β-globin基因(HBB)的增强子缺失或者重排会导致地中海贫血症，调控Sonic hedgehog(SHH)基因在四肢特异表达的增强子点突变会引起多趾症。增强子是一类能够与转录因子结合的基因组序列，通过作用于启动子来增强靶基因的表达。同时，增强子也是决定靶基因在特定细胞或组织中表达的关键元件。由此可见，增强子不仅影响靶基因的表达量，也决定着靶基因的表达区域。而miR-9在不同脊椎动物发育过程中的表达区域非常相似，即首先出现在端脑，然后向脑后端和脊索延伸，最终在整个中枢神经系统都有分布，说明miR-9的表达也受到增强子的精确调控。

MicroRNAs(miRNAs)是一类长度约23个碱基的非编码RNA，可调控信使RNA(mRNA)转录后活性，其表达水平异常可能与多种人类疾病相关。近年来，有研究者发现并证实miR-9序列在脊椎动物中高度保守，而且在中枢神经系统高表达，功能分析显示miR-9在调控神经干细胞的自我更新和分化中起着不可或缺的作用。已有研究表明，相对于正常胎儿的脑组织，无脑儿颅底脑血管区的miR-9的表达量显著下调。而在另一项研究中，神经管缺陷与15q26→qter染色体缺失密切相关，该染色体缺失区域则包含编码miR-9的一个前体基因dre-mir-9-3。以上研究说明miR-9参与调控人类神经管缺陷的发生。在小鼠中同时敲除miR-9的两个前体基因，dre-mir-9-2和dre-mir-9-3，纯合子小鼠胚胎中miR-9的表达量显著下降，且胚胎大脑半球变小，并在出生后一周内死亡。在大鼠模型中的研究表明miR-9*和miR-124a介导的染色体重建调控机制可能参与脊柱裂模型中异常的神经发育过程。而在斑马鱼胚胎中敲降miR-9的表达，斑马鱼胚胎小脑和作为神经管组织中心的中后脑交界区域显著变小，进而导致胚胎死亡。综上所述，miR-9下调表达是引起神经管缺陷的一个重要因素。

因此，对miR-9的表达有影响的基因表达调控元件及其相关因子很可能作为针对神经组织病变的有潜力的治疗剂或诊断剂。

发明内容

本发明通过增强子捕获技术发现了调控斑马鱼miR-9前体基因dre-mir-9-6表达的增强子，并在此基础上，通过深入研究斑马鱼和小鼠的基因组数据并设计实验，找到并证实了小鼠基因组中的一个具有神经组织特异性的基因表达调控元件mu-CNE2。该调控元件mu-CNE2可特异性地在神经组织中增强其附近的启动子尤其是弱启动子的驱动转录能力。此外，通过我们的实验发现，mu-CNE2不仅能在小鼠体内起作用，在斑马鱼体内也能起相似的作用，可认为其可用于脊椎动物，甚至用于人。因此，可用于与相应启动子结合，构成在神经组织中特异性表达基因药物的载体。

基于以上研究，本发明提供了一种具有神经组织特异性的基因表达调控元件，序列如SEQ ID NO:1所示。