抗性基因资源与分子发育北京市重点实验室

  2024年11月20日，北京师范大学生命科学学院孙林课题组在cells上发表题为“Calcium Homeostasis Is Involved in the Modulation of Gene Expression by MSL2 in Imbalanced Genomes”的文章。研究揭示了在基因组不平衡的情况下，钙稳态参与MSL2对非整倍体基因表达的调控机制。

  非整倍体会导致个体中发生基因剂量变化，从而导致了基因剂量与表达量的不平衡。这种基因组内的不平衡性可以在局部和全基因组范围内调控基因表达，对整个细胞的生理代谢和周期进程均有影响，因此对生物体的危害更大。非整倍体会引起多种人类疾病，并且多数非整倍体会引发流产或者早期胚胎发育停滞。然而，亲本不平衡基因组条件对其后代基因表达的影响仍不清楚。本研究重点关注MSL2在亲本基因组不平衡条件下的功能，并分析了可能导致互惠效应的相关因素。

  在本研究中，发现非整倍体影响了果蝇全局性的基因表达，并导致了个体中显著的表型效应。具体来说，本研究通过互惠杂交分别构建正、反交2L三体以及MSL2-2L三体，并发现F1代幼虫存在性别比例的差异。互惠杂交三体中幼虫的雌雄比例严重失调，且反交三体三龄幼虫的性别比例显著低于正交。除此之外，三体幼虫大脑的内质网Ca²⁺水平的升高。对MSL2-2L三体进行了进一步的研究，发现诱导MSL2过表达可以部分缓解2L三体性别比例的失调和基因表达水平的改变。

  进一步研究表明反交ERp60-2L三体中，雌雄比例相较于2L三体和MSL2-2L三体均上升，说明ERp60可能受到MSL2更直接的调控。更重要的是，研究通过比值型钙指示剂发现在细胞和非整倍体果蝇中过表达ERp60均可影响内质网钙水平。通过在SOCE相关蛋白的敲低和过表达细胞中过表达ERp60，发现仅有在STIM蛋白敲低细胞中内质网静息钙水平不再降低，以上结果证明ERp60对内质网钙库的调节依赖STIM蛋白的表达。上述结果说明ERp60受到MSL2的影响，并且通过STIM1 蛋白在维持内质网钙稳态中发挥关键作用。这些发现强调了非整倍体中遗传不平衡、基因表达调控和钙稳态之间的相互作用。

  北京师范大学生命科学学院2023级博士生王瑞雪和已毕业博士生张帅为本文的共同第一作者。北京师范大学孙林副教授和王友军教授为本文的共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基面上项目的资助。