根据序列预测表观遗传学修饰

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2014-09-24 1 来源：生物360 作者：koo ' D3 s$ E1 R8 A( @7 W+ i4 A

; g; z0 d: `/ V2 j日前，加州大学圣迭戈分校研究人员开发了一个程序，可以在DNA序列的基础上预测表观遗传学修饰的定位。他们用这个程序对人类胚胎细胞进行了分析。相关研究论文刊登在了近期出版的《自然-方法》杂志上。) i8 D  L. i% L' H2 R& y+ e
论文第一作者 John Whitaker 表示：“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。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。”
/ `; k5 @( x& G$ K, w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。) g, `  v! {: P# B6 C
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。6 q5 W2 f/ t! D1 O! y8 s  V
领导这一研究的王伟（Wei Wang，音译）教授说：“人们才刚刚开始破译遗传学和表观遗传学调控之间互作。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。
  p  u+ G, l6 G# ^$ p, d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。7 ]/ F0 [# l' d* ?
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。
9 a% L" H1 D' Z  J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。- Q! p% G2 W+ L7 V+ i
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/4 `% y9 a. x( G0 E- ?' `8 h% X; s
原文检索：. N3 d  `& {) Y/ D+ j8 _+ {6 T3 [% Q" G
John W Whitaker, Zhao Chen, Wei Wang. Predicting the human epigenome from DNA motifs. Nature Methods, 21 September 2014; DOI: 10.1038/nmeth.3065
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