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(gè)基因組區(qū)域，這些區(qū)域顯示出基因組兩個(gè)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(dá)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(dú)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(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法和遺傳信息來解析兩個(gè)親本DNA拷貝的甲基化模式，研究團(tuán)隊(duì)精確識別了數(shù)百個(gè)“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(dá)薩醫(yī)學(xué)中心計(jì)算機(jī)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(jī)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(jìn)行研究，該研究揭示了一個(gè)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(dá)和疾病的理解。  

研究的重點(diǎn)之一是成功識別兩個(gè)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(tuán)隊(duì)識別了32.5萬個(gè)基因組區(qū)域——大約占基因組的6%和11%的CpG位點(diǎn)——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(gè)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(gè)具有親本等位基因特異性甲基化的區(qū)域，包括數(shù)百個(gè)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(dú)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(yàn)證表明，CHARGE綜合征遺傳中的父本偏向可能存在潛在機(jī)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)?！币啡隼湎２畞泶髮W(xué)和哈達(dá)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(jī)制以及開發(fā)創(chuàng)新診斷工具具有重要意義?！?nbsp; 

該圖譜是科學(xué)界的一個(gè)寶貴資源，為等位基因特異性甲基化的進(jìn)一步計(jì)算和分子分析提供了一個(gè)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(dá)數(shù)據(jù)，該圖譜不僅加深了我們對基因調(diào)控機(jī)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(jìn)展中的相互作用提供了一個(gè)關(guān)鍵資源。  （子科生物報(bào)道）