研究人員首次開發(fā)了涵蓋39種人類細(xì)胞類型的全面的等位基因特異性DNA甲基化圖譜，揭示了復(fù)雜的表觀遺傳調(diào)控景觀。該研究識別了超過3.4萬個基因組區(qū)域，這些區(qū)域顯示出基因組兩個拷貝的明顯ON/OFF甲基化模式，即等位基因特異性甲基化。  

研究人員識別了細(xì)胞類型特異性的模式，為表觀遺傳修飾如何影響基因表達提供了寶貴的見解，并可能有助于解釋在CHARGE綜合征（一種以多系統(tǒng)出生缺陷為特征的罕見遺傳性疾?。┲杏^察到的獨特遺傳模式。  

通過分析代表廣泛健康人類細(xì)胞類型的排序樣本，并利用先進的機器學(xué)習(xí)算法和遺傳信息來解析兩個親本DNA拷貝的甲基化模式，研究團隊精確識別了數(shù)百個“印記”區(qū)域——其中母本等位基因被甲基化并沉默，而父本等位基因處于活躍狀態(tài)，反之亦然。  

該研究發(fā)表在《Nature Communications》上，論文標(biāo)題為“人體中印記和等位基因特異性DNA甲基化的圖譜”。  

“基因組印記在發(fā)育早期設(shè)定，普遍認(rèn)為它在所有細(xì)胞類型中終生維持。然而，我們的圖譜不僅確認(rèn)了大多數(shù)已知的印記區(qū)域，還識別了許多新的區(qū)域，這些區(qū)域以細(xì)胞類型特異性的方式顯示出親本印記?！币啡隼湎２畞泶髮W(xué)和哈達薩醫(yī)學(xué)中心計算機科學(xué)與工程學(xué)院的Tommy Kaplan博士解釋說，“這些發(fā)現(xiàn)為研究親本甲基化如何影響基因調(diào)控以及某些疾病的發(fā)展開辟了新的途徑。”  

利用機器學(xué)習(xí)算法和深度全基因組亞硫酸鹽測序?qū)π迈r分離和純化的細(xì)胞群體進行研究，該研究揭示了一個詳細(xì)的遺傳和表觀遺傳調(diào)控景觀，可能會重塑我們對基因表達和疾病的理解。  

研究的重點之一是成功識別兩個等位基因之間的差異，并在某些情況下證明這些差異源于基因組印記（等位基因是來自母親還是父親）。  

研究團隊識別了32.5萬個基因組區(qū)域——大約占基因組的6%和11%的CpG位點——這些區(qū)域顯示出完全甲基化和完全未甲基化的雙峰模式。在這些區(qū)域中的3.4萬個區(qū)域中，遺傳變異（SNPs）與甲基化模式相關(guān)，確認(rèn)了等位基因特異性甲基化，并表明遺傳因素對DNA甲基化的廣泛影響。  

研究人員檢測到460個具有親本等位基因特異性甲基化的區(qū)域，包括數(shù)百個以前未知的印記區(qū)域。他們還發(fā)現(xiàn)，序列依賴性和親本等位基因特異性甲基化經(jīng)常在特定組織或細(xì)胞類型中是獨特的，揭示了人體表觀遺傳調(diào)控中以前未被充分認(rèn)識的多樣性。  

CHD7基因的組織特異性、母本等位基因特異性甲基化的驗證表明，CHARGE綜合征遺傳中的父本偏向可能存在潛在機制。  

“在CHD7中觀察到的組織特異性印記的發(fā)現(xiàn)，突出了表觀遺傳調(diào)控的動態(tài)本質(zhì)。”耶路撒冷希伯來大學(xué)和哈達薩醫(yī)學(xué)中心醫(yī)學(xué)系的Yuval Dor博士指出，“這可能對理解一些常染色體顯性疾病的機制以及開發(fā)創(chuàng)新診斷工具具有重要意義。”  

該圖譜是科學(xué)界的一個寶貴資源，為等位基因特異性甲基化的進一步計算和分子分析提供了一個平臺。其見解可能導(dǎo)致診斷印記相關(guān)疾病的新策略，并探索基于組織特異性表觀遺傳特征的治療干預(yù)措施。  

通過整合來自廣泛組織和細(xì)胞類型的DNA甲基化和基因表達數(shù)據(jù)，該圖譜不僅加深了我們對基因調(diào)控機制的理解，還為未來研究遺傳學(xué)和表觀遺傳學(xué)在疾病發(fā)展和進展中的相互作用提供了一個關(guān)鍵資源。  （子科生物報道）