使用CRISPRi对人类假基因进行系统性功能解析

背景：人类基因组编码超过14000个假基因，这些假基因是蛋白质编码基因的进化遗迹，通常被认为无功能。新兴证据提示一些假基因可能发挥重要功能。然而，人类假基因在多大程度上具有功能相关性仍不清楚。由于技术挑战，包括假基因与亲本基因之间高度序列相似性，以及转录起始位点注释不佳，尚无大规模假基因功能表征。结果：为了克服这些技术障碍，我们开发了一个整合的计算流程，设计了首个全基因组范围的CRISPR干扰（CRISPRi）单导向RNA（sgRNA）文库，靶向人类假基因启动子近端区域。我们在管腔A型乳腺癌细胞中进行了首个针对假基因的CRISPRi筛选，并揭示了约70个影响乳腺癌细胞适应度的假基因。在顶级命中基因中，我们鉴定了一个癌-睾丸单一假基因MGAT4EP，它主要定位于细胞核，并与管腔A型乳腺癌的关键调控因子FOXA1相互作用。通过增强FOXA1的启动子结合，MGAT4EP上调致癌转录因子FOXM1的表达。对癌症基因组图谱（TCGA）的多组学数据进行整合分析，揭示了许多单一假基因在多种癌症类型中表达显著失调和/或与患者总生存期/无复发生存期相关。结论：我们的研究代表了首个大规模表征假基因功能的研究。我们的发现提示了单一假基因核功能的重要性，并强调了它们在人类疾病中被低估的作用。这里开发的功能基因组资源将极大地促进人类假基因功能的研究。