超敏感位点

超敏感位点（Hypersensitive Sites, HS） 是基因组中一类对 DNase I 酶解 或其他化学/物理处理高度敏感的染色质区域，表征为 开放的染色质结构，通常与基因调控活性密切相关。这些区域是研究基因表达调控、转录因子结合及表观遗传修饰的重要标志。

一、核心特征

1. 定义与发现

   • 1970年代通过 DNase I 消化实验 首次发现，超敏感位点处的染色质结构松散，易被酶切割，电泳显示为特异性条带。

   • 常见于基因启动子、增强子、绝缘子等调控区域。

2. 结构特点

   • 染色质开放：核小体结构被破坏或缺失，DNA暴露。

   • 表观修饰：富含组蛋白乙酰化（H3K27ac）等活跃标记，缺乏抑制性修饰（如H3K27me3）。

二、功能与调控机制

1. 基因表达调控

   • 启动子：RNA聚合酶II及转录因子（如Sp1、NF-κB）结合，启动转录。

   • 增强子：远程调控基因表达，通过染色质环化与启动子互作（Hi-C技术可捕获）。

   • 绝缘子：阻断增强子-启动子相互作用，限定染色质结构域。

2. 动态变化

   • 细胞特异性：同一基因在不同细胞中可能具有不同的超敏感位点（如免疫球蛋白基因在B细胞中的重排位点）。

   • 发育阶段：胚胎干细胞分化时，超敏感位点随基因激活/沉默重新分布。

   • 外界刺激：激素、应激信号可诱导新位点开放（如糖皮质激素受体结合位点）。

三、检测技术

四、生物学意义与疾病关联

1. 基础研究

   • 顺式调控元件注释：通过超敏感位点识别非编码调控区域（如ENCODE计划）。

   • 进化保守性：跨物种保守的超敏感位点提示关键调控功能。

2. 疾病机制

   • 癌症：致癌突变常位于超敏感位点（如MYC增强子突变导致异常表达）。

   • 自身免疫病：风险SNP富集于免疫细胞特异性超敏感位点（如IL2RA基因区）。

   • 遗传综合征：染色质结构异常破坏超敏感位点（如Williams综合征的7q11.23缺失）。

五、研究案例

1. β-珠蛋白基因簇

   • 位点控制区（LCR）：位于β-珠蛋白基因上游的超敏感位点集群，调控发育阶段特异性表达（胚胎→胎儿→成人型球蛋白切换）。

2. 癌症超级增强子

   • 肿瘤细胞中异常聚集的超敏感位点形成超级增强子，驱动致癌基因（如BCL2、MYC）高表达，成为治疗靶点（如BET抑制剂JQ1）。

六、总结

超敏感位点是基因组调控网络的“开关”，解析其分布与功能对理解生命过程、疾病机制及开发靶向疗法至关重要。随着单细胞测序和空间组学技术的发展，超敏感位点的动态调控将得到更精细的刻画。

研究工具推荐：UCSC Genome Browser可视化ENCODE超敏感位点数据；CRISPR筛选验证功能。