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联合运用Dam甲基转移酶及高通量测序对哺乳动物染色质开放程度进行高分辨率检测
结题报告
批准号:
31571344
项目类别:
面上项目
资助金额:
75.0 万元
负责人:
张珠强
学科分类:
C0602.基因表达及非编码序列调控
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
熊俊、赵作栋、马润泽、张翔宇、单中青
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中文摘要
染色质开放程度的调节是诸多重要生物过程进行的基础。目前已有的基于核酸酶的敏感性检测方法由于对染色质的破坏性,仅能发现最开放的一小部分区域,无法在全基因组水平上清晰地区分不同染色质区域的开放或致密程度,亟需建立一套新的方法来研究哺乳动物染色质的开放程度。我们试图联合利用Dam甲基转移酶和针对甲基化位点的限制性内切酶的处理,通过高通量测序得到Dam修饰过的区域的信号强弱,从而得到所在染色质的开放程度。此技术(DamRE-seq)在保持染色质高级结构的同时,在较大的动态范围上测出了染色质开放程度,具备清晰区分更多染色质区域开放程度的能力。基于DamRE-seq,我们计划在细胞内验证致密染色质对PRC2活性的激活作用,这将提供高级染色质致密结构激活PRC2并导致基因沉默的细胞内证据。另外,我们也对RA诱导的ES细胞定向分化的不同阶段进行染色质开放程度的检测,以期发现分化过程中的染色质的动态变化。
英文摘要
Chromatin accessibility is critical for many fundamental biological processes. Because of invasive nature of nuclease, available methods measuring chromatin accessibility can only focus on the most open chromatin regions, therefore can not discriminate moderate open regions and the majority of dense chromatins. New methods are needed to overcome these limitations. In this project, in vitro treatment of nuclei with Dam methyltransferase followed by methylation-specific restriction enzyme are combined to establish a new technology named DamRE-seq, by which not only accessibility of open chromatins but dense chromatin could be measured in a genome-wide scale. Based on DamRE-seq, we plan to validate the stimulation of high-order dense chromatin to the activity of PRC2 at the genome wide level. By integrating our DamRE-seq data to existing epigenomic data, genome will be annotated by the accessibility and combination of epigenetic factors. In the end, dynamics of chromatin accessibility during RA-induced differentiation of ES cells will be measured to study the relationship between chromatin accessibility and cell fate transitions.
本项目的拟定研究计划为利用DNA修饰6mA的修饰酶,对基本不存在此修饰的哺乳动物细胞进行处理,再利用修饰的多少和分布来研究染色质的开放程度。随着本研究的进行,领域内ATAC-seq得到了长足的发展和应用,使得研究染色质的开放程度成为了易行且强有力的研究手段。另一方面,本项目预期的利用第三代高通量测序技术对6mA修饰进行碱基分辨率的检测技术却没有能够发展成熟,目前尚无国内测序服务公司能完成6mA的DNA修饰的三代测序。这使得本研究计划的单碱基分辨率的目标难以达成;主要基于以上两点考虑,本项目将研究计划进行了调整,取得了一定的研究成果。一,基于小分子化合物库的筛选,得到LX-3/LX-4/LX-5三种全新的化合物,这三种化合物能够不依赖于去甲基化地激活甲基化抑制的基因的转录。进一步的研究发现,这三种化合物能够激活MAPK通路及其下游的转录因子。这个发现提供了能够激活MAPK通路的新的工具化合物,并发现NFkB等MAPK下游转录因子可以克服甲基化DNA的阻碍导致基因的转录激活。二,发现TNFa处理能够激活下游的NFkB转录因子,转录因子能够激活被DNA甲基化所抑制的基因,而长期的处理能够导致进一步的DNA去甲基化。这个去甲基化是依赖于TET2的主动去甲基化,这个去甲基化状态会长时间的维持,并在第二次TNFa处理时导致更高的激活效应。这种“记忆效应”可能是炎症反应导致去甲基化并进一步导致原癌基因的激活,或者导致重复序列元件转位的激活,最终导致癌症的机制之一;也可能是免疫系统中记忆B细胞和记忆T细胞中“记忆”的表观遗传学机制,值得进一步研究。三,Ash1是重要的Trithorax家族蛋白,在拮抗Polycomb家族蛋白的抑制作用中起着重要作用,是调控发育过程如HOX等重要基因的关键表观遗传因子。但由于Ash1的蛋白分子较大,多年来一直没有其复合体的研究报道。本研究首次鉴定了其复合物两个重要的组分Mrg15和Nurf55,并阐明了Mrg15对Ash1的调节作用,还在果蝇体内做了系统突变的影响机制的研究。本工作是Trithorax家族蛋白研究领域的重要组成部分。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Mrg15 stimulates Ash1 H3K36 methyltransferase activity and facilitates Ash1 Trithorax group protein function in Drosophila.
Mrg15 刺激果蝇中 Ash1 H3K36 甲基转移酶活性并促进 Ash1 Trithorax 组蛋白功能。
DOI:10.1038/s41467-017-01897-3
发表时间:2017-11-21
期刊:Nature communications
影响因子:16.6
作者:Huang C;Yang F;Zhang Z;Zhang J;Cai G;Li L;Zheng Y;Chen S;Xi R;Zhu B
通讯作者:Zhu B
Polycomb "polypacks" the chromatin.
Polycomb 对染色质进行“聚合包装”。
DOI:10.1073/pnas.1618224114
发表时间:2016
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
影响因子:11.1
作者:Xiong Jun;Zhang Zhuqiang;Zhu Bing
通讯作者:Zhu Bing
The proinflammatory cytokine TNFα induces DNA demethylation–dependent and –independent activation of interleukin-32 expression
促炎细胞因子 TNFα 诱导 DNA 去甲基化 — 依赖性和 — 独立的白细胞介素 32 表达激活
DOI:10.1074/jbc.ra118.006255
发表时间:2019-03
期刊:Journal of Biological Chemistry
影响因子:4.8
作者:Zuodong Zhao;Mengying Lan;Jingjing Li;Qiang Dong;Xiang Li;Baodong Liu;Gang Li;Hailin Wang;Zhuqiang Zhang;Bing Zhu
通讯作者:Bing Zhu
Small molecules capable of activating DNA methylation-repressed genes targeted by the p38 mitogen-activated protein kinase pathway
能够激活 DNA 甲基化的小分子 - p38 丝裂原激活蛋白激酶通路靶向的抑制基因
DOI:10.1074/jbc.ra117.000757
发表时间:2018-05-11
期刊:JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY
影响因子:4.8
作者:Li, Xiang;Shang, Erchang;Zhang, Zhuqiang
通讯作者:Zhang, Zhuqiang
细胞DNA复制过程中亲代组蛋白分配和再利用的调控机制研究
非甲基化DNA结合蛋白BEND3在染色质高级结构中的功能研究
表观遗传相关蛋白对DNA突变的保护作用研究
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