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          1. 石建濤組合作繪制正常組織DNA甲基化單體圖譜

            文章來源:分子細胞科學卓越創新中心  |  發布時間:2023-12-29  |  【打印】 【關閉

              

              12月8日,國際學術期刊Genome Research在線發表了中國科學院分子細胞科學卓越創新中心(生物化學與細胞生物學研究所)石建濤研究員與上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院方海教授的最新研究成果“A DNA methylation haplotype block landscape in human tissues and preimplantation embryos reveals regulatory elements defined by comethylation patterns”。該研究收集了17種正常組織的全基因組DNA甲基化數據(WGBS),并鑒定出58,385個DNA甲基化單體水平上的共甲基化區間(MHB)。大規模數據整合分析表明,MHB富集在組織特異性增強子區域,并和基因的激活相關,是一種由DNA甲基化單體特征定義的轉錄調控元件。

              DNA甲基化以及相關的調控元件在基因表達調控中發揮著重要的作用。傳統的方法大多利用平均甲基化來定義DNA甲基化相關的特征區域,比如UMR、LMR、PMD等 (Burger et al., 2013)。然而,這些方法只關注CpG位點的平均甲基化水平,而忽略了同一條染色體上的甲基化修飾模式(DNA甲基化單體)。相同的平均甲基化水平可能對應完全不同的DNA甲基化單體特征,因此具有不同的調控功能。此外,DNA甲基化單體上的兩個CpG位點之間的甲基化狀態往往不是獨立的,可能存在顯著的關聯性。在前期的工作中,研究者利用遺傳學上連鎖不平衡的方法來識別共甲基化區域,并把它們命名為DNA甲基化單體區塊(MHB)(Shoemaker et al., 2010;Guo et al., 2017)。MHB作為生物標志物,在腫瘤早篩領域有較大的應用前景(Wu et al., 2022),然而它們的組織特異性以及潛在的生物學功能仍然不明確。

              在以往的研究中,石建濤研究組定義了一種新的DNA甲基化單體格式mHap(Zhang et al., 2021),并開發了相應的分析工具mHapTk(Ding et al., 2022)和數據庫mHapBrowser(Hong et al., 2023),使得大規模、高效的整合分析成為可能。本研究收集了來自于17種正常組織的72個WGBS樣本數據,鑒定了每一種組織中的MHB。在矯正了平均甲基化的情況下,MHB比UMR、LMR更加富集染色質開放區域,揭示MHB具有潛在的轉錄調控功能。整合ENCODE和Roadmap數據發現,MHB富集組織特異性的增強子,包括超級增強子。進一步分析發現,MHB傾向于分布在組織特性基因周圍,和基因的激活密切相關。在兩種組織中,即使平均甲基化相同的基因,MHB的獲得或者丟失也和差異基因表達顯著性相關。以上結果都顯示,MHB是一種由DNA甲基化單體特征定義的基因轉錄調控元件。

              分子細胞卓越中心研究生豐琰以及上海交通大學博士生張志強為該論文的共同第一作者。分子細胞卓越中心石建濤研究員和上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院方海教授為該論文的共同通訊作者。該項研究得到了分子細胞卓越中心高性能計算平臺的大力支持。該項目由國家自然科學基金資助。

              文章鏈接:https://genome.cshlp.org/content/33/12/2041.abstract

            正常組織共甲基化區間的鑒定

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