Cell：比较表观基因组学，基因组调控研究新工具

Cell：比较表观基因组学，基因组调控研究新工具

研究人员通过新方法“比较表观基因组学”，进行基因组功能研究，文章发表在Cell杂志上。比较表观基因组学通过对DNA和组蛋白修饰进行种间对比，对调控基因组进行注释。

　　

生物通报道：人类基因组测序提供了丰富的遗传信息，基因组数据呈现爆炸性增长，但调控序列的功能注释仍然比较困难，了解所有基因的功能仍是目前的突出问题。Illinois大学的研究团队通过一种新方法“比较表观基因组学”来研究基因功能，该文章发表在Cell杂志上。

“比较表观基因组学通过对DNA和组蛋白修饰进行种间对比，对调控基因组进行注释，”Illinois大学的生物工程系基因组生物学研究所的Sheng Zhong说

基因组包括了生物体的所有基因，而表观基因组决定哪些基因会表达。基因组学研究长期以来就关注于比较基因组学，通过比较相似物种的基因组寻找其共同特质的调控共性。然而比较基因组学研究能为人们提供更深入的调控功能信息。

Zhong领导的这项研究是通过与华盛顿大学和乔治亚大学的研究人员合作共同完成的。研究人员分别在人、小鼠、猪的多功能干细胞中检测了胞嘧啶甲基化等9个表观基因组标志在基因组中的分布，分别为这三个物种建立了表观基因组学图谱并进行了比较。

研究发现不论是进化快还是进化慢的DNA序列，其表观基因组的保守性都很强，但中性进化的序列中除外。而表观基因组和转录组的进化改变成线性关系。研究人员人认为不同表观基因组学标志的保守性能用于发现调控序列。实际上，在胚胎干细胞分化为中内胚层细胞的过程中，研究人员通过七对表观基因组标志识别了其中的调控功能。研究说明，比较表观基因组学能揭示单纯基因组序列比对不能辨别的基因组调控特性。

该研究团队总结道，通过合适的分析方法，可以识别种间表观基因组学的保守性痕迹。而保守的表观遗传学标志可有效用于进行基因组注释，阐明基因组调节功能。

科学研究中最为紧迫的课题之一就是了解基因组功能，而该研究提供了一种颇有前景的方法。文章的第一作者Shu Xiao认为，比较表观基因组学能帮助人们从进化中找到更多基因组功能的线索。

（生物通编辑：叶予）

生物通推荐原文摘要：

Comparative Epigenomic Annotation of Regulatory DNA

Despite the explosive growth of genomic data, functional annotation of regulatory sequences remains difficult. Here, we introduce comparative epigenomics interspecies comparison of DNA and histone modifications as an approach for annotation of the regulatory genome. We measured in human, mouse, and pig pluripotent stem cells the genomic distributions of cytosine methylation, H2A.Z, H3K4me1/2/3, H3K9me3, H3K27me3, H3K27ac, H3K36me3, transcribed RNAs, and P300, TAF1, OCT4, and NANOG binding. We observed that epigenomic conservation was strong in both rapidly evolving and slowly evolving DNA sequences, but not in neutrally evolving sequences. In contrast, evolutionary changes of the epigenome and the transcriptome exhibited a linear correlation. We suggest that the conserved colocalization of different epigenomic marks can be used to discover regulatory sequences. Indeed, seven pairs of epigenomic marks identified exhibited regulatory functions during differentiation of embryonic stem cells into mesendoderm cells. Thus, comparative epigenomics reveals regulatory features of the genome that cannot be discerned from sequence comparisons alone.