張勇教授課題組在《Genome Research》發(fā)表論文揭示繼承的表觀遺傳信息預(yù)編程合子基因組...
同濟大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院張勇教授課題組題為“Inherited DNA methylation primes the establishment of accessible chromatin during genome activation”的研究論文作為封面文章發(fā)表于今年7月的Genome Research期刊。該研究首次揭示了斑馬魚合子基因組激活過程中，親本遺傳的DNA甲基化模式以兩種不同的機制預(yù)編程啟動子和遠(yuǎn)端區(qū)域染色質(zhì)局部開放區(qū)域的建立。
在生命的起始時期，兩個終末分化的配子的融合啟動了一系列劇烈的染色體重編程事件，在該過程中有一部分表觀遺傳信息從配子中繼承下來。對于脊椎動物而言，這些繼承下來的表觀遺傳信息是如何影響合子基因組激活仍然未知。這項研究選擇了斑馬魚合子基因組激活過程為研究對象。在斑馬魚合子基因組激活之前組蛋白甲基化修飾幾乎被完全清除，而DNA甲基化信息則完整的從父本繼承下來，這為研究繼承下來的DNA甲基化信息對合子基因組激活的影響及機制提供了理想的體內(nèi)系統(tǒng)。
染色質(zhì)局部開放區(qū)域的建立與合子基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控建立密切相關(guān)。這項研究采用ATAC-seq技術(shù)，在斑馬魚合子基因組激活前后共5個時間點，分別繪制了全基因組尺度的染色質(zhì)局部開放區(qū)域圖譜。通過整合已發(fā)表的DNA甲基化及ChIP-seq數(shù)據(jù)，該工作揭示了斑馬魚合子基因組激活過程中繼承的DNA甲基化信息預(yù)編程染色質(zhì)局部開放區(qū)域建立的兩種不同的機制：1）在啟動子區(qū)域，親本的DNA低甲基化狀態(tài)被繼承到子代并維持到合子基因組激活時期，通過未甲基化的CpG招募Cxxc1b來介導(dǎo)啟動子染色質(zhì)局部開放區(qū)域的建立；2）在遠(yuǎn)端區(qū)域，親本呈現(xiàn)不同的DNA甲基化模式，父本的高甲基化模式被子代繼承并維持到合子基因組激活時期，轉(zhuǎn)錄因子Pou5f3、Nanog更傾向于結(jié)合在DNA高甲基化的位點，并通過招募染色質(zhì)重塑因子Smarca4a 介導(dǎo)遠(yuǎn)端區(qū)域染色質(zhì)局部開放區(qū)域的建立。這項研究結(jié)合表觀遺傳組學(xué)數(shù)據(jù)產(chǎn)生和生物信息學(xué)深度分析，首次在全基因組尺度上揭示了在脊椎動物合子基因組激活過程中，繼承的表觀遺傳信息預(yù)編程合子基因組轉(zhuǎn)錄調(diào)控的機制。
張勇教授為這項研究的通訊作者，助理研究員劉桂芬博士、博士生王文、胡圣恩為 共同第一作者，博士生王湘秀也參與了這項工作。封面由同濟大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院校友陳一情繪制。這項研究得到了國家科技部、國家自然科學(xué)基金委、中組部、上海市科委的資助。
文章鏈接：https://genome.cshlp.org/content/28/7/998.abstract
示意圖：斑馬魚合子基因組激活過程中啟動子和遠(yuǎn)端區(qū)域染色質(zhì)局部開放區(qū)域建立的機制
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