24篇Nature文章:最全面的人类表观基因组图谱

【字体: 时间:2015年02月27日 来源:生物通

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  2月19日,《自然》(Nature)杂志及其旗下相关的六大期刊同时在线发表24篇科技论文,发布了涉及100多种人类细胞和组织的第一张表观基因组(Epigenome)综合图谱。

  

生物通报道  2月19日,《自然》(Nature)杂志及其旗下相关的六大期刊同时在线发表24篇科技论文,发布涉及100多种人类细胞和组织的第一张表观基因组(Epigenome)综合图谱。

表观基因组指的是附着在基因组上的化学标记模式,其决定了哪些基因会被激活以及它们激活的方式及时间。由于表观基因组调控了人体的正常发育,众所周知表观遗传调控失常与从癌症、自闭症到心脏病等广泛的疾病相关联,这一巨大的数据宝库预计将提供有关人类健康和疾病生物学大量新见解(延伸阅读:4篇Nature文章公布重大成果:三大物种表观基因组图谱 )。

这24篇论文是表观基因组学路线图计划(Roadmap Epigenomics Program,REP)几百名参与者数年研究工作的顶点成果,这一计划是在2006年由一些学术科学家以及美国国立卫生研究院的核心成员首次提出。所有成果均可在Nature的表观基因组路线图网站上免费获取。

为REP提供数据的有NIH四大路线图表观基因组绘图中心(REMC),加州大学旧金山分校的Joseph F. Costello博士是其中一家机构的主任。Costello说:“在机体的所有细胞中人类基因组的DNA序列都是相同的,而一些细胞类型例如心脏细胞、脑细胞或皮肤细胞则具有独特的特征,特别容易受到各种疾病的影响。通过操控基因表达,表观基因组使得携带相同DNA的细胞能够分化为人体中200多种细胞类型。”

Costello说,在癌症研究中新数据将加速融合已有的基因组及表观基因组观点。有一些癌症研究人员从事基因组研究,揭示突变、删除等等的作用。另一些则研究表观基因组。他们几乎是在平行轨道上从事研究工作,彼此却没有很多的交流。过去的五六年里研究者们在重新审视这类讨论,因为癌症中最频发的突变影响了一些表观基因组调控因子。因此基因组中的一些突变是通过表观遗传学机制来发挥作用,现在一些大型制药公司将表观基因组视作是一个重要的靶标。

新研究报告了来自全球十多家实验室和REMCs四大中心的,111种不同类型细胞和组织表观基因组的数据。作者们写道:“这一迄今为止最全面的人类表观基因组景观图谱,不仅对于正常人类生物学具有重要的意义,我们的数据集对于人类疾病的研究也将具有极大的价值,例如有数篇姊妹文章探讨了自身免疫疾病、阿尔茨海默氏症和癌症的背景。”

在这一系列的研究论文中,有4篇Nature文章讨论了发育过程中可能定义了不同细胞类型的数组转录因子。Ziller等通过用胚胎干(ES)细胞生成6种神经祖细胞谱系,在体外模拟了神经元发育。他们开发出了一些计算模型预测出了与神经分化核心增强子以及一些独特神经谱系增强子结合的转录因子。Tsankov等研究了由ES细胞分化的最早三个细胞谱系中与启动子和增强子结合的数组转录因子。

一些Nature文章演示了如何利用表观基因组图谱来研究人类生物学。Gjoneska等利用一种小鼠神经退行性变模型模拟了阿尔茨海默氏症。Farh等开发出了一种算法,确定了自身免疫性疾病的一些潜在非蛋白质编码遗传变异。Polak等则在多种癌症中调查了一些癌症相关遗传突变的分布,并将它们与一些细胞类型特异性表观基因组特征联系起来。

另有一些Nature论文探讨了组蛋白修饰,提供了发育过程中及成人期组蛋白标记、长距离的染色质互作与基因表达之间关系的一些新见解。

(生物通:何嫱)

生物通推荐原文索引:

Integrative analysis of 111 reference human epigenomes.Nature  518, 317–330 (19 February 2015) doi:10.1038/nature14248

Dissecting neural differentiation regulatory networks through epigenetic footprinting.Nature  518, 355–359 (19 February 2015) doi:10.1038/nature13990

Transcription factor binding dynamics during human ES cell differentiation. Nature  518, 344–349 (19 February 2015) doi:10.1038/nature14233

Conserved epigenomic signals in mice and humans reveal immune basis of Alzheimer’s disease.Nature  518, 365–369 (19 February 2015) doi:10.1038/nature14252

Genetic and epigenetic fine mapping of causal autoimmune disease variants.Nature  518, 337–343 (19 February 2015) doi:10.1038/nature13835

Cell-of-origin chromatin organization shapes the mutational landscape of cancer.Nature  518, 360–364 (19 February 2015) doi:10.1038/nature14221

Integrative analysis of haplotype-resolved epigenomes across human tissues.Nature  518, 350–354 (19 February 2015) doi:10.1038/nature14217

Chromatin architecture reorganization during stem cell differentiation.Nature  518, 331–336 (19 February 2015) doi:10.1038/nature14222

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