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探索染色质动力学的新工具

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2015年3月24日 来源:生物通

摘要:

  染色质动力学研究基本上是通过基因组规模的染色质免疫沉淀(ChIP-Seq)或DNA甲基化分析(亚硫酸氢盐测序),在一段时间内收集表观基因组的数据集。理论上虽然很简单,但这些研究仍然是浩大的工程。

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如今,几乎每位研究人员都或多或少地知道生成诱导多能干细胞(iPSC)的配方。拿出体细胞,加入四种转录因子,等待几个星期,搞定!

不过,这其中到底发生了什么,却是一个谜,人们想了解却还未了解。显然,这涉及到表观遗传学:从成纤维细胞转变成iPSC,意味着那些过去关闭的基因必须再次启动。其他基因,比如细胞分化的标志,则必须调低。

西奈山医院Lunenfeld-Tanenbaum研究所的资深科学家Andras Nagy谈道:“每个细胞的基因组都几乎是相同的。表观基因组指定哪些基因表达,哪些蛋白合成。”

这些变化反映在基因组规模的多个变量上,包括DNA甲基化、染色质修饰、长链非编码RNA的表达及其他。它们被统称为“染色质动力学(chromatin dynamics)”,对细胞中的一切都很关键。

染色质动力学研究基本上是通过基因组规模的染色质免疫沉淀(ChIP-Seq)或DNA甲基化分析(亚硫酸氢盐测序),在一段时间内收集表观基因组的数据集。理论上虽然很简单,但这些研究仍然是浩大的工程。

比如Project Grandiose,去年十二月在Nature和Nature Communications上发表五篇文章,从客观角度深入分析了细胞重编程。这项研究正是由Lunenfeld-Tanenbaum研究所牵头的。

据Nagy介绍,Project Grandiose(宏大计划)这个名字正反映了他们的努力程度。五十名科学家耗时四年,每天研究数千万个细胞,记录从成纤维细胞到iPS细胞的过程中伴随的转录、蛋白质组和表观基因组的变化。在表观基因组研究中,他们通过亚硫酸氢盐测序了解DNA甲基化,通过RNA-Seq监控非编码RNA的转录,通过ChIP-Seq研究组蛋白修饰。

这些文章描述了一种之前不曾知晓的细胞状态“F-class”1。在表观基因组水平。从F-class到iPS细胞的转化是与DNA甲基化和组蛋白修饰的整体变化相关联的,最初抑制性的染色质标记丢失,接着DNA甲基化发生改变,这似乎锁定了细胞的新状态。“这些细胞失去并忘记了它们的身份,并寻找如何发育成新细胞的线索,”Nagy说。

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