中国仓鼠卵巢细胞功能性增强子全景图谱揭示YY1与ETS转录因子调控网络，助力重组蛋白生产优化

　　本综述系统绘制了中国仓鼠卵巢（CHO）细胞增强子功能图谱，通过STARR-seq技术鉴定出13,395个具有增强活性的基因组区域，发现约半数增强子处于染色质封闭状态（ATAC-seq阴性）。研究揭示YY1和ETS家族转录因子是决定增强子强度的关键调控因子，并证实新型内源增强子驱动转基因表达效力媲美病毒源强启动子（如CMV）。该研究为优化CHO细胞重组蛋白（如治疗性抗体）生产提供了精准的调控元件库与工程化策略。

　　

3.1 CHO细胞增强子活性基因组的系统鉴定

研究采用全基因组STARR-seq技术系统性鉴定CHO细胞中的增强子活性区域。通过将随机剪切的基因组片段（平均800 bp）克隆至含有核心mCMV启动子的报告载体中，构建覆盖96%基因组的质粒文库。优化实验条件发现：转染后6小时采集样本可获得更高信噪比，且DNA转染未引发干扰素反应基因（如^ISG）的显著上调。双生物学重复显示高度相关性（R²=0.94），最终鉴定出13,395个显著富集的增强子区域（log₂ fold-change ≥2.5, p<10^–5），活性范围达6-117倍。跨物种比对发现部分增强子与小鼠功能增强子存在同源保守性。

3.2 新型STARR-seq增强子在重组蛋白表达中的应用

针对Top 50强增强子进行长度优化（500 bp片段），次级筛查显示75%的峰 summit重叠片段保留增强活性。将26个优化片段构建至GFP/SEAP报告系统，22个（85%）驱动蛋白表达高于核心启动子对照，其中3个最强序列表达量超越全长mCMV对照组（>150%, p<0.01）。GFP与SEAP表达水平呈显著正相关（Pearson r=0.72），证实这些内源增强子具备替代病毒元件的潜力。

3.3 STARR-seq增强子的染色质语境特征

整合ATAC-seq与组蛋白修饰数据发现：仅16%的表观遗传预测增强子（H3K4me1⁺/H3K27ac⁺/ATAC-seq⁺）与实际功能增强子重叠。49%的STARR-seq增强子位于开放染色质区域（ATAC-seq⁺），富集活性组蛋白标记；而51%的"掩蔽增强子"处于封闭区域（ATAC-seq^–），虽携带H3K9me3抑制标记，但在异位表达系统中仍显示高强度活性（如^ADGRB1、^CAMKII基因座）。基因组分布分析显示：可及增强子多邻近转录起始位点（TSS-proximal），而掩蔽增强子主要分布于基因间区或内含子区（TSS-distal）。

3.4 可及性与掩蔽增强子关联基因的功能差异

可及增强子邻近基因表达水平显著高于基因组背景（p<0.0001），且表达量与增强子强度正相关。功能注释显示：可及增强子关联基因富集于代谢、翻译等看家功能（如核糖体蛋白基因），而掩蔽增强子关联基因多参与组织特异性通路（如神经系统发育）。值得注意的是，可及增强子中的组织特异性基因亚群与CHO细胞身份相关（上皮细胞发育GO:0030855，1.74倍富集）。

3.5 YY1与ETS转录因子介导强增强子活性

转录因子结合 motif 分析揭示：ETS家族（ELF1/ELK1/GABPA）和YY1 motif 在增强子中显著富集（p<10^–69）。强增强子中YY1 motif 出现频率是弱增强子的2倍，背景区域的20倍以上。深度学习模型DeepSTARR（测试集相关性r=0.77）进一步确认YY1与ETS motif 对增强子活性的核心贡献。功能验证表明：YY1 motif 数量与增强子活性呈线性正相关（5个motif时活性最高），且邻近基因表达水平同步提升。通过定点突变YY1核心结合序列"ATGG"→"CTCG"，显著削弱增强子活性（最高降低5倍），证实YY1作为转录激活剂的关键作用。

4 讨论

本研究通过功能性地图绘制揭示了CHO细胞增强子的双重染色质状态特性，强调表观遗传预测与实际功能元件的差异。发现启动子近端增强子调控看家基因的协同表达模式，为理解细胞代谢协调提供新视角。鉴定出的YY1/ETS调控轴为转录工程提供靶点，其叠加效应提示多motif设计可优化增强子强度。尽管研究聚焦早期培养阶段，但提供的功能增强子库为稳定细胞系构建与重组蛋白生产优化奠定基础，彰显内源序列替代病毒元件的应用潜力。