一个全基因组尺度示踪染色质环重新生成的方法
批准号:
32070611
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
徐晨欢
依托单位:
学科分类:
遗传物质结构与功能
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
徐晨欢
中文摘要
染色质上非连续的两个DNA调控元件之间可由架构蛋白介导发生相互作用形成染色质环。各种类型的DNA调控元件(启动子、增强子、绝缘子等)之间形成的染色质环是细胞调控基因表达的重要方式之一,共同组成染色质的高级结构。人类细胞核内存在上万有序的染色质环结构。尽管它们的具体位置已经在很多细胞类型里得到了测定,关于驱动两个调控元件互相接触形成染色质环的机制却并不清楚。对染色质环形成过程的完整观测是研究这些机制的先决条件之一。我们将开发一种在细胞内示踪全基因组的染色质环重新生成的基因组学方法,可以追踪染色质环从萌发到稳态生成的全过程。此方法将偶联高通量测序技术,单组实验可实现对全基因组内绝大部分染色质环形成过程的完整观测。我们将系统测定染色质环形成过程的一些物理参数,譬如方向性与速度,并与其它染色质活动进行整合分析。本研究的预期结果将为染色质环的生成以及它们如何调控基因表达提供崭新的理论依据。
英文摘要
Two discontinuous DNA regulatory elements in mammalian genome can form a chromatin loop when brought together by architectural proteins. Chromatin loops formed between various types of elements, such as promoters, enhancers and insulators, are one of the most important ways to regulate gene expression, and collectively constitute the high order chromatin structure. There are tens of thousands of different chromatin loops in nucleus of mammalian cells. Although their precise location has been mapped by genomic methods in various cell types, the mechanisms driving the two regulatory elements to come together have been elusive. Tracking the complete process of chromatin loop formation is one of the prerequisites for demystifying these mechanisms. This study aims to develop a genome-wide method for tracking the de novo formation of chromatin loops, from their initiation to stabilization, on newly replicated chromatin. When coupled with high-throughput sequencing technology, formation of most of the chromatin loops in a genome can be potentially tracked and recorded in a single set of experiments. The biophysical features of the loop formation process, such as directionality and velocity, will be systematically measured and analyzed with other chromatin activities in an integrative way. The results from this study have great potential to uncover mechanisms underlying formation of chromatin loops and how they regulate gene expression.
本课题在传统DamID方法的基础上,开发了BioTag DamID技术,从多个角度探讨了染色质互作蛋白对基因转录的调控。首先,从转录因子结合的角度,我们研究了CTCF在BioTag DamID与ChIP-seq中的差异。尽管CTCF ChIP-seq信号在某些区域的富集较低,CTCF BioTag DamID信号在这些区域却显示一定程度的富集。实验分析表明,这些区域的CTCF可能与其它转录因子共同参与相分离过程,且这些区域的基因表达水平较高。. 从DNA甲基化角度,我们进一步开发了BioTag DamID-BS技术,发现特殊CTCF基序附近的CpG甲基化频率较低。ChIP-BS受技术限制,只能捕捉强结合位点的甲基化信息,而BioTag DamID-BS技术能够更高效地获取更多结合位点的甲基化数据。. 针对没有序列特异性的染色质结合蛋白PCNA,我们利用BioTag DamID预测了复制起始位点,并发现其富集序列与复制起始相关蛋白(如ORC1、H4K20me2、H2A.Z)显著相关。这些序列主要分布在转录因子区域、基因非编码区和远端基因间区。通过整合RNA-seq数据,我们发现转录活跃的PCNA富集序列更接近复制起始位点。. 综上所述,本课题利用自主开发的BioTag DamID技术及其衍生方法,从转录因子、DNA甲基化修饰和DNA复制起始三个角度深入探究了转录调控的机制,揭示了染色质结合蛋白能够通过多种方式参与到基因的转录调控,为基因表达调控的研究提供了新的研究思路和研究方法。
CpG半甲基化的高效鉴定与功能研究
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批准号:32370624
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:徐晨欢
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依托单位:
国内基金
海外基金