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根據序列預測表觀遺傳學修飾

  日期:2014-09-25  瀏覽:0



加州大學的生化學家們開發了一個程序,可以在DNA序列的基礎上預測表觀遺傳學修飾。他們用這個程序對人類胚胎細胞進行了分析,并將結果發表在九月二十一日的Nature Methods雜志上。

     “雖然我們的細胞執行著不同的功能,但它們都有同樣的遺傳學藍圖,”文章的第一作者John Whitaker說。“皮膚細胞提供保護,神經細胞發送信號,它們之間存在差異是因為有不同的基因被活化或沉默。”

       這些基因活化模式,受到表觀遺傳學修飾的控制。表觀遺傳學修飾可以在不改變DNA序列的基礎上,決定特定細胞中的基因是否被讀取。

       研究人員分析了有表觀遺傳學修飾和無表觀遺傳學修飾的序列,鑒定了與這些修飾有關的DNA模式。他們在此基礎上開發了軟件Epigram,Epigram是一個通過DNA模體預測組蛋白修飾和DNA甲基化模式的分析軟件。

     “人們才剛剛開始破譯遺傳學和表觀遺傳學調控之間互作,”領導這項研究的王偉(音譯Wei Wang)教授說。“這項研究顯示,DNA結合蛋白識別特定的DNA序列,”決定了表觀遺傳學修飾在基因組中的定位。

       在受精卵發育成為復雜生物的過程中,表觀遺傳學修飾起到了重要的指導作用,而染色質修飾酶及其輔因子負責表觀基因組的建立和維持。鑒定調控表觀基因組修飾的順式元件,對于理解基因表達模式的調控機制非常關鍵。

       研究人員選取了人類胚胎干細胞及其衍生出來的四個細胞系,分析了塑造表觀基因組的順式元件。研究顯示,許多DNA模體都有特殊的空間偏好,比如H3K27ac中間、H3K4me3和H3K9me3邊緣。

       表觀基因組受到干擾會損害整個發育過程,事實上這個問題在生命中任何時候都可能發生,有時甚至會引發疾病。鑒定那些決定表觀遺傳學修飾定位的DNA序列,可以為相關實驗分析提供指引。人們可以通過編輯這些序列進行功能研究,或者在此基礎上修復表觀遺傳學錯誤。

       研究人員已經將Epigram和鑒定到的模體公布在網站上,詳見: http://wanglab.ucsd.edu/star/epigram/


參考文獻:

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






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