增强子与启动子之间的直接物理作用是一种重要的表观遗传调控方式,对真核生物基因表达活性具有决定性作用。然而,增强子-启动子间的互作多样性如何影响基因功能仍有待深入的研究。在本项目中,我们选取Sox2基因的三个增强子作为研究对象,以进一步探讨其生物学效应。它们分别代表不同的增强子一启动子远端互作类型:即特异性互作、共同互作、间接互作等三种互作类型。本项目利用CRISPR/Cas9系统分别在小鼠胚胎干细胞中进行了三个增强子的敲除。通过高通量数据分析和体内、体外表型验证试验,我们发现增强子一启动子的不同互作模式具有特定的生物学效应。其中,胚胎干细胞特异性的互作类型参与细胞增殖和细胞周期的调节,并涉及心脏功能的调节。与此相对应的,共同或间接的互作类型倾向于调节细胞代谢过程或神经发育。本项目的成果为基因时空表达规律的研究提供了一个新的途径,并通过染色质三维构象的角度加深了我们对基因功能多样性的认识。