科研进展

张勇教授课题组在《Genome Research》发表论文揭示继承的表观遗传信息预编程合子基因组转录调控的机制

来源:   作者:   发布时间:2018-05-31   阅读次数:1770

       同济大学生命科学与技术学院张勇教授课题组题为“Inherited DNA methylation primes the establishment of accessible chromatin during genome activation”的研究论文作为封面文章发表于今年7月的Genome Research期刊。该研究首次揭示了斑马鱼合子基因组激活过程中,亲本遗传的DNA甲基化模式以两种不同的机制预编程启动子和远端区域染色质局部开放区域的建立。

       在生命的起始时期,两个终末分化的配子的融合启动了一系列剧烈的染色体重编程事件,在该过程中有一部分表观遗传信息从配子中继承下来。对于脊椎动物而言,这些继承下来的表观遗传信息是如何影响合子基因组激活仍然未知。这项研究选择了斑马鱼合子基因组激活过程为研究对象。在斑马鱼合子基因组激活之前组蛋白甲基化修饰几乎被完全清除,而DNA甲基化信息则完整的从父本继承下来,这为研究继承下来的DNA甲基化信息对合子基因组激活的影响及机制提供了理想的体内系统。

       染色质局部开放区域的建立与合子基因转录调控建立密切相关。这项研究采用ATAC-seq技术,在斑马鱼合子基因组激活前后共5个时间点,分别绘制了全基因组尺度的染色质局部开放区域图谱。通过整合已发表的DNA甲基化及ChIP-seq数据,该工作揭示了斑马鱼合子基因组激活过程中继承的DNA甲基化信息预编程染色质局部开放区域建立的两种不同的机制:1)在启动子区域,亲本的DNA低甲基化状态被继承到子代并维持到合子基因组激活时期,通过未甲基化的CpG招募Cxxc1b来介导启动子染色质局部开放区域的建立;2)在远端区域,亲本呈现不同的DNA甲基化模式,父本的高甲基化模式被子代继承并维持到合子基因组激活时期,转录因子Pou5f3、Nanog更倾向于结合在DNA高甲基化的位点,并通过招募染色质重塑因子Smarca4a 介导远端区域染色质局部开放区域的建立。这项研究结合表观遗传组学数据产生和生物信息学深度分析,首次在全基因组尺度上揭示了在脊椎动物合子基因组激活过程中,继承的表观遗传信息预编程合子基因组转录调控的机制。

       张勇教授为这项研究的通讯作者,助理研究员刘桂芬博士、博士生王文、胡圣恩为 共同第一作者,博士生王湘秀也参与了这项工作。封面由同济大学生命科学与技术学院校友陈一情绘制。这项研究得到了国家科技部、国家自然科学基金委、中组部、上海市科委的资助。

文章链接:https://genome.cshlp.org/content/28/7/998.abstract 

示意图:斑马鱼合子基因组激活过程中启动子和远端区域染色质局部开放区域建立的机制

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