北大生命科学学院汤富酬组宣布人类与小鼠胚胎
来源:深度网 发表于2019-08-28 16:38:55 编辑:刘昊然
摘要: 2019年11月8日,北京大学生命科学学院生物动态光学成像中心汤富酬课题组与北医三院乔杰课题组协作在Cell Research杂志上在线宣布了题为DNA methylation and ch

2019年11月8日,北京大学生命科学学院生物动态光学成像中心汤富酬课题组与北医三院乔杰课题组协作在Cell Research杂志上在线宣布了题为“DNA methylation and chromatin accessibility profiling of mouse and human fetal germ cells”的研讨论文,初次体系地解析了人类与小鼠胚胎期生殖细胞中染色质敞开程度和基因组DNA甲基化的动态改变及其与基因表达的联系。

哺乳动物的生殖细胞是非常重要的一类特别细胞类型,汤富酬课题组与乔杰课题组严密协作,经过流式细胞别离技能(FACS)和免疫磁珠细胞别离技能(MACS)结合单细胞转录组高通量测序技能以及少数细胞DNA甲基化组高通量测序技能,体系、全面地提醒了人类原始生殖细胞在多个要害发育阶段的DNA甲基化组重编程进程及其对基因表达的调控联系,相关研讨成果以封面文章的方式宣布在2019年Cell杂志上,发现人类原始生殖细胞在受精后10-11周的胚胎中,其甲基化水平到达最低点,下降到6-7%(中位数值),可是其基因表达网络根本保持安稳,由此估测DNA甲基化组重编程进程中DNA甲基化与转录调控现已脱扣,而前期生殖细胞中的染色质敞开程度关于基因转录调控或许起了更为要害的效果(Guo et al.Cell,2019)。

 

 

 

 

 

但是规范的在全基因组水平研讨细胞染色质状况的办法需求用到很多细胞,很难在人类胚胎期生殖细胞这种稀疏的资料中进行研讨。在此项研讨中两个课题组选用优化的NOMe-seq(全基因组核小体定位及DNA甲基化组测序)技能,一起剖析了细胞的染色质状况组和内源DNA甲基化组的动态改变,再结合转录组测序,体系、深化地剖析了人类前期生殖细胞多个要害发育阶段的染色质状况组以及DNA甲基化组的重编程进程及其对基因表达的调控联系。课题组一起也对相应发育阶段的小鼠前期生殖细胞进行了NOMe-seq剖析,发现了人类和小鼠前期生殖细胞染色质状况组、DNA甲基化组与基因表达调控的进化保存性特征和物种特异性特征。经过此项研讨,研讨人员发现,(1)分别在人类和小鼠前期生殖细胞中判定出了116,887 和137,557个染色质敞开区域【也叫核小体缺失区域,nucleosome-depleted regions(NDRs)】,其间84,834个(人类)和109,264个(小鼠)为远离转录开始位点的染色质敞开区域,这些大部分是候选增强子元件,为该范畴供给了一个丰厚、精准的要害染色质调控区域的数据集。(2)在人类和小鼠前期生殖细胞中远离转录开始位点的染色质敞开区域激烈富集多能性干细胞以及生殖细胞特异性转录因子的结合位点,比方人类的OCT4、NANOG、SOX17,小鼠的Oct4、Nanog、Sox2等转录因子的结合位点,阐明这些要害转录因子关于保持生殖细胞特异的基因表达网络起了重要的调控效果。特别是SOX17的调控序列只在人类前期生殖细胞NDR区域特异性富集,而Sox2的调控序列只在小鼠前期生殖细胞NDR区域特异性富集。相应的SOX17特异性地在人类前期生殖细胞中表达,而Sox2特异性地在小鼠前期生殖细胞中表达,反映了前期生殖细胞中SOX宗族转录因子的表达和靶基因调控的物种特异性特征。(3)SVA重复序列是人类等灵长类动物基因组高度富集的,而在小鼠基因组中很少。与周围的微环境体细胞比较,基因组中的SVA重复序列在人类前期生殖细胞中特异性地出现愈加敞开的染色质状况,相应的SVA重复序列的转录本也在这些前期生殖细胞中特异性地高表达。(4)之前该课题组的研讨报导了在人类着床前胚胎以及着床后的前期生殖细胞基因组DNA去甲基化进程中,年青的重复序列(比方LINE-1和Alu)倾向于保存更多DNA甲基化润饰来按捺其转录活性(Guo et al.Nature,2019;Guo et al.Cell,2019),而在此项新研讨中不只验证了这一现象,并且进一步发现在人类前期生殖细胞基因组DNA去甲基化进程中,这些年青的重复序列倾向于保持封闭的染色质状况,保存更多的剩下DNA甲基化,以此一起按捺其转录和转座活动,然后保持生殖系细胞基因组的安稳性。

 

人类和小鼠生殖细胞中要害基因的表达、远端染色质敞开区域状况,以及转录因子结合位点的富集形式

 

 

 

人类和小鼠胚胎期生殖细胞DNA甲基化组和染色质状况组的重编程进程,以及对应基因的表达改变

 

 

北大生命科学学院汤富酬组宣布人类与小鼠胚胎生殖细胞的表观基因组研讨最新成果

北京大学生命科学学院郭红山博士、博士生胡博强,北医三院生殖中心闫丽盈博士和雍军博士为此文章的并列第一作者;北京大学生命科学学院汤富酬研讨员、北医三院乔杰教授为这篇文章的一起通讯作者。该项研讨得到了国家自然科学基金、科技部973方案、北大清华生命科学联合中心,以及北京未来基因确诊高精尖立异中心的赞助。

 

修改:山石

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