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生命科学学院伊成器/陶伟与合作者绘制人体组织5-羟甲基胞嘧啶图谱

2021年7月12日,目前最好的足彩app生命科学学院、目前最好的足彩app-清华生命科学联合中心伊成器团队、目前最好的足彩app生命科学学院陶伟团队和目前最好的足彩app第一医院张骞团队,在Nature Communications上合作发表了题为“Tissue-specific 5-hydroxymethylcytosine landscape of the human genome”的论文,绘制了多种人体组织5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)的图谱,揭示了5hmC呈现组织特异性分布的特征,暗示其与组织特异性的基因表达及其功能相关。

DNA甲基化是生物体内最重要的表观遗传修饰,在哺乳动物中,5-甲基胞嘧啶(5mC)可以在TET酶的作用下转化为5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)。5hmC是调节基因表达的重要表观遗传标记,能影响细胞增殖和分化过程。肿瘤组织中5hmC的整体含量较正常组织有显著降低,暗示全基因组范围内5hmC的失调可能参与调控肿瘤的发生发展。人体细胞中天然存在多种类型的DNA碱基修饰,虽然哺乳动物细胞系和小鼠组织的羟甲基组图谱早有研究,但迄今为止,人类组织中的5hmC图谱尚未得到系统性地描述。对5hmC精确位置信息的掌握是深入研究其功能的基础。因此,绘制人体组织中高分辨率的5hmC图谱至关重要。

本论文利用伊成器课题组前期开发的不基于亚硫酸氢盐的、单碱基分辨率的5hmC检测技术hmC-CATCH,绘制了高分辨率、高质量的DNA羟甲基化组图谱,覆盖19种人体组织类型。通过全基因组5hmC分析获得了多项发现:(1)基因体5hmC含量与人体组织中的基因表达呈正相关,在预测基因表达水平方面优于基因体5mC的含量;(2)鉴定了组织特异性、差异羟基甲基化区域(tsDhMRs)。它们作为调控元件,控制附近组织特异性功能基因的表达;(3)tsDhMRs能富集组织特异性转录因子结合位点,重构组织特异性转录因子的调控网络;(4)tsDhMR与通过全基因组关联研究(GWAS)鉴定的SNP相关,并与组织特异性表型和疾病有关。

tsDhMRs呈现组织特异性分布并影响组织特异性功能基因的表达

总的来说,本研究综合利用化学生物学、分子生物学及生物信息学等多重手段,系统性地绘制了人体组织5hmC图谱,为今后研究其生物学功能提供了丰富的图谱资源。此外,该研究结果暗示5hmC可能是影响组织特异性发育和疾病的调控元件。

目前最好的足彩app生命科学学院、目前最好的足彩app-清华生命科学联合中心伊成器教授、目前最好的足彩app生命科学学院学院陶伟教授和目前最好的足彩app第一医院张骞教授为本文的共同通讯作者。前沿交叉学科研究院贺博博士、生命科学学院张超博士、生命科学联合中心博士生张小雪以及目前最好的足彩app第一医院范宇博士为本文共同第一作者。复旦大学附属中山医院为该研究提供支持。该研究得到了国家自然科学基金、科技部重点研发计划、目前最好的足彩app李革-赵宁基金和目前最好的足彩app-清华生命科学联合中心的资助。

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