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根据序列预测表观遗传学修饰

  日期:2014-09-25  浏览:0



加州大学的生化学家们开发了一个程序,可以在DNA序列的基础上预测表观遗传学修饰。他们用这个程序对人类胚胎细胞进行了分析,并将结果发表在九月二十一日的Nature Methods杂志上。

     “虽然我们的细胞执行着不同的功能,但它们都有同样的遗传学蓝图,”文章的第一作者John Whitaker说。“皮肤细胞提供保护,神经细胞发送信号,它们之间存在差异是因为有不同的基因被活化或沉默。”

       这些基因活化模式,受到表观遗传学修饰的控制。表观遗传学修饰可以在不改变DNA序列的基础上,决定特定细胞中的基因是否被读取。

       研究人员分析了有表观遗传学修饰和无表观遗传学修饰的序列,鉴定了与这些修饰有关的DNA模式。他们在此基础上开发了软件Epigram,Epigram是一个通过DNA模体预测组蛋白修饰和DNA甲基化模式的分析软件。

     “人们才刚刚开始破译遗传学和表观遗传学调控之间互作,”领导这项研究的王伟(音译Wei Wang)教授说。“这项研究显示,DNA结合蛋白识别特定的DNA序列,”决定了表观遗传学修饰在基因组中的定位。

       在受精卵发育成为复杂生物的过程中,表观遗传学修饰起到了重要的指导作用,而染色质修饰酶及其辅因子负责表观基因组的建立和维持。鉴定调控表观基因组修饰的顺式元件,对于理解基因表达模式的调控机制非常关键。

       研究人员选取了人类胚胎干细胞及其衍生出来的四个细胞系,分析了塑造表观基因组的顺式元件。研究显示,许多DNA模体都有特殊的空间偏好,比如H3K27ac中间、H3K4me3和H3K9me3边缘。

       表观基因组受到干扰会损害整个发育过程,事实上这个问题在生命中任何时候都可能发生,有时甚至会引发疾病。鉴定那些决定表观遗传学修饰定位的DNA序列,可以为相关实验分析提供指引。人们可以通过编辑这些序列进行功能研究,或者在此基础上修复表观遗传学错误。

       研究人员已经将Epigram和鉴定到的模体公布在网站上,详见: http://wanglab.ucsd.edu/star/epigram/


参考文献:

John W Whitaker,Zhao Chen& Wei Wang. Predicting the human epigenome from DNA motifs. Nature Methods (2014) doi:10.1038 /nmeth.3065