Nat Struct Mol Biol |於淼團隊合作揭示小鼠胎兒發育過程中轉錄調控相關染色質三維結構動態變化
多細胞生物發育過程依賴於基因的時空特異性表達，這一過程受到譜係特異性轉錄因子與增強子等功能性順式轉錄調控元件（cis-regulatory elements, CRE）的調控。2020年，DNA元件百科全書（ENCODE）計劃通過係統繪製小鼠胎兒發育的多組織多發育階段的轉錄與表觀遺傳圖譜，注釋了數十萬個發育相關的CRE元件。然而，大部分CRE調控的靶基因尚不明確。染色質遠程互作是基因組複雜轉錄調控機製中的重要一環，增強子通過染色質遠程互作與目標調控基因自空間中形成物理互作。利用高通量測序技術檢測發生在增強子與啟動子間的染色質遠程互作是識別增強子靶基因的有效手段。然而，目前尚缺乏對小鼠胎兒發育階段的染色質遠程互作的係統性研究。
2024年12月16日，複旦大學生命科學學院於淼團隊於Nature Structural & Molecular Biology 雜誌在線發表了題為“Integrative analysis of the 3D genome and epigenome in mouse embryonic tissues”的研究論文。該研究使用H3K4me3 PLAC-seq技術，繪製了首個以啟動子為中心的多組織與多階段的小鼠胎兒組織染色質遠程互作圖譜。
研究在7種小鼠胎兒組織和前腦的6個發育階段中，共檢測到了248,620個以啟動子為中心的染色質遠程互作，涉及14,138個蛋白編碼基因，揭示了啟動子參與的染色質遠程互作在小鼠胎兒發育過程中的時空動態特征。通過將染色質三維組學數據與來自相同組織的轉錄組與表觀遺傳多組學數據進行整合分析，研究團隊從已注釋的發育相關cCRE中進一步識別了15,098個候選增強子，並對其調控的靶基因進行了係統注釋。這些小鼠胎兒cEnhancer的人直係同源增強子區域富集多種疾病風險相關的非編碼遺傳變異，展示了小鼠胎兒多組學數據在人類疾病相關非編碼遺傳變異功能機製解讀中的重要價值。
圖1 |含有精神分裂症相關非編碼遺傳變異的潛在增強子及其遠程互作基因
複旦大學生命科學學院於淼青年研究員、加州大學聖地亞哥分校表觀基因組學中心副主任Nathan R. Zemke博士以及複旦大學生命科學學院的博士生陳紫茵為本文的共同第一作者。於淼青年研究員、克利夫蘭診所基金會勒納研究所胡明教授，美國加州大學聖地亞哥分校醫學院教授、表觀基因組學中心主任任兵教授為共同通訊作者。來自勞倫斯伯克利國家實驗室的Diane Dickel, Axel Visel和Len Pennacchio教授為該研究做出重要貢獻。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41594-024-01431-2