2019年9月9日,加州大学圣地亚哥分校/LudwigInstitute for Cancer Research的任兵课题组在Nature Genetics发表文章A compendium of promoter-centered long-range chromatin interactions in the human genome。该项工作是任兵课题组Epigenome Roadmap工作的延续,描绘了特定细胞系中染色体的高级结构,有助于更深刻地理解SNP与人类疾病的关系。


加州大学绘制大规模以启动子为中心远距离染色质相作图谱


在这项工作中,任兵课题组采用capture-HiC的方法对Roadmap project收集的27个人类细胞和原代组织进行系统分析,鉴定了 18943个蛋白编码基因的启动子与70329个启动子之间的远程相互作用。同时,他们也分析了27325个GWAS SNP(涉及2117个人类疾病与性状)在不同人类组织中与基因启动子的相互作用,来更好的预测这些遗传突变可能影响的靶基因。在Epigenome Roadmap Project提供的丰富的RNA-seq, DNA methylation, histone ChIP-seq基础上,这项工作系统的描绘了人类染色体在特定细胞系和组织中的高级结构,从而可以更准确地鉴定增强子调控的靶基因,也可以更深入的理解GWAS SNP在人类疾病发生发展中的可能的机理。文章中的数据可以通过(http://www.3div.kr/capture_hic)进行访问。随着单细胞基因组学日新月异的发展,我们相信在不久的将来,会有在线视频免费相关的工作发表,来帮助我们更好地理解人类组织以及组织中特定的细胞类型中的高级染色体结构对基因转录调控的影响。


加州大学绘制大规模以启动子为中心远距离染色质相作图谱


本文共同第一作者为Inkyung Jung(中文名:郑仁景,2016年离开UCSD,在韩国KAIST建立实验室,同时也是共同通讯作者),Anthony Schmitt(2016年离开UCSD加入Arima开发Hi-C试剂盒)和刁亚锐(2018年离开UCSD在Duke建立实验室)。据悉,这篇文章经过漫长的审稿过程,如今这篇文章的发表让已经离开UCSD的三位共同一作,如释重负,喜大普奔。


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研究背景


在人类基因组中,通过分析染色体的生物化学修饰,我们已经鉴定和发现了几百万的顺式调控元件(cis-regulatoryelements)。这些顺式调控元件为包括启动子(promoter),增强子(enhancer),绝缘子(insulator)以及抑制子(repressor)。绝大部分的顺势调控元件位于基因组的非编码区,但它们对于基因转录的时空调控发挥着重要的作用。值得注意的是,过去十多年来,GWAS研究发现了大量的与人类疾病和性状(traits)相关的遗传突变,而其中超过90% 都位于非编码的顺式调控序列,并且显著富集在增强子序列。于是,这些非编码的顺式调控元件怎么调节基因表达以及人类疾病发生发展,就变成了一个非常有意思的研究方向。


随着3C(chromosome-confirmation capture)技术以及超高分辨率显微技术在基因转录调控领域的应用,越来越多的研究表明,染色体在细胞中并不是一维的线性的结构,而是形成复杂的三维高级结构,染色体的三维结构对于基因转录调控具有极其重要的作用。例如,在一维的染色体序列中,增强子(或者基因组的非编码有害突变)可以与它的靶基因相隔几十万甚至上百万个碱基对,但它们在三维的结构中却距离非常近,从而实现调控靶基因的转录表达。染色体高级结构的研究进展极大地丰富了我们对于转录调控的认识,同时也带来了在线视频免费的挑战:怎样才能系统地鉴定出人类细胞和组织特异性的三维顺式调控图谱(3D cis-regulatory landscape),来帮助我们更深入的理解人类基因组的非编码序列在生理和病理条件下的调控功能。


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