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Nature里程碑成果:擴(kuò)展人類表觀基因組圖譜

日期:2013-08-12 09:51:51

10年前,科學(xué)家們宣布人類基因組計(jì)劃(Human Genome Project)完工。通過這一國際項(xiàng)目人們旨在了解人類獨(dú)特的四種核苷酸——腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和鳥嘌呤的組合。這一生物學(xué)字母表幫助研究人員確定了人類基因組中大約2.5萬個(gè)編碼基因,然而隨著時(shí)間的推移,他們開始提出一些關(guān)于這些基因調(diào)控機(jī)制的問題。

 

現(xiàn)在,來自哈佛大學(xué)干細(xì)胞研究所的Alexander Meissner報(bào)告了另一項(xiàng)里程碑成果,這將推動(dòng)美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)資助的人類表觀基因組學(xué)線路圖計(jì)劃(human Roadmap Epigenomics Project)。人類表觀遺傳學(xué)Epigenetics)是針對具有相同基因的200多種人類細(xì)胞類型(例如肌細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、肝細(xì)胞等)的基因表達(dá)各異機(jī)制進(jìn)行研究。其部分答案在于DNA的包裝方式,在緊密的DNA區(qū)域基因被沉默,而在開放的區(qū)域基因則被翻譯為蛋白質(zhì)。干細(xì)胞就是通過在細(xì)胞分裂后標(biāo)記特定的基因,使得它們被開啟或關(guān)閉,從而分化為各種細(xì)胞類型的。

 

在發(fā)表于《自然》(Nature)雜志上的新研究論文中,Meissner領(lǐng)導(dǎo)的研究小組描述了廣泛人類細(xì)胞類型的DNA甲基化動(dòng)態(tài)。甲基化就是指通過化學(xué)方式,將一個(gè)甲基添加到DNA序列中緊鄰鳥嘌呤(G)的胞嘧啶(C)核苷酸上的過程。

 

Meissner研究小組確定了人類DNA  30億核苷酸中幾乎所有的2800萬個(gè)C-G堿基對的定位,隨后他們了解了這2800萬個(gè)C-G堿基對,哪些在所有細(xì)胞類型中處于動(dòng)態(tài)或靜態(tài)。

 

“當(dāng)我們提出問題:有多少C-G堿基對正在發(fā)生改變時(shí),得到的答案是非常小的一部分,”Meissner說。研究人員發(fā)現(xiàn)2800萬個(gè)C-G堿基對中80%未發(fā)生改變,有可能不參與調(diào)控細(xì)胞類型,而動(dòng)態(tài)的C-G堿基對則定位在與基因表達(dá)相關(guān)的位點(diǎn)——尤其是諸如增強(qiáng)子等遠(yuǎn)端調(diào)控位點(diǎn)?!爸匾氖?,這使得我們能夠改進(jìn)當(dāng)前繪制這一重要標(biāo)記的方法,通過更具針對性的策略,捕獲大部分的這一動(dòng)態(tài)?!?SPAN lang=EN-US>

 

Meissner實(shí)驗(yàn)室生成的甲基化圖譜是NIH一個(gè)大型協(xié)作項(xiàng)目的一部分,后者是針對大量人類細(xì)胞和組織類型中的不同表觀遺傳修飾展開研究。在今年早些時(shí)候,Meissner實(shí)驗(yàn)室記錄了在早期干細(xì)胞分化過程中發(fā)生的基因表達(dá)和多層次表觀遺傳動(dòng)態(tài)。

 

除任職于哈佛大學(xué),Meissner還受聘于Broad研究所和紐約干細(xì)胞基金會(huì)。在2007年他還是一名研究生之時(shí),他就很快確定了自己要成為表觀遺傳學(xué)領(lǐng)域的領(lǐng)頭人?!爸皇桥銮晌覀兲幵诹撕线m的時(shí)機(jī),合適的地方。哪怕是5年前,我們有相同的問題,我們也沒有相同的工具開解答這一問題,”Meissner說。

 


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