6-03 【Nat Commun】染色质可及性调控——表观遗传研究领域的新技术应用！.docx

【Nat Commun】染色质可及性调控——表观遗传研究领域的新技术应用！ 遗传学是指基于基因序列改变所致基因表达水平变化，如基因突变、基因杂合丢失和微卫星不稳定等；而表观遗传学则是指基于非基因序列改变所致基因表达水平变化，如DNA甲基化和染色质构象变化等。所以表观遗传学绝对占据分子生物学科研界的半壁江山，尤其是必威体育精装版的一些热点研究方向，如ceRNA转录后调控机制、m6A RNA甲基化修饰、Hi-C染色质构象等，以及今天小编给大家分享染色质可及性调控。 图1 染色质结构图：DNA 缠绕在核小体周围，形成染色质纤维，然后再形成染色体 小编以为初次接触染色质可及性可能会面临以下问题： ?01 什么是染色质可及性以及研究意义？? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 染色质可及性又称染色质开放程度，反映了染色质的转录活性状态，是研究基因表达调控的重要方向，在表观遗传图谱绘制、细胞分化和发育及各类疾病的发生发展研究中具有重要的作用。 真核细胞染色质被紧密地包装成一系列核小体组蛋白八聚体，每个组成的核心被147 bp的DNA缠绕近两圈，然后被包含特定限制性核酸内切酶识别位点的DNA 序列分隔开。大多数基因组中的染色质都紧紧盘绕在细胞核内，但也有一些区域经染色质重塑后呈现出松散的状态，这部分无核小体的裸露DNA区域被称为开放染色质或染色质可接近区域。 真核生物转录调控过程是大量的顺式调控元件与反式作用因子相互作用的结果，具有调控功能的顺反元件通过结合染色质开放区域参与到真核生物转录调控的过程中以控制转录活性。比如，转录因子一旦结合到开放的染色质区域，就会招募其他蛋白，使附近的基因开始转录。 染色质开放程度不是静止的，是具有时空特异性，动态变化的，因此，高效精确地定位基因组上的开放染色质位点、搞清核小体位置的动态变化，为成功地发掘基因组调控元件，乃至揭示基因表达调控机制提供重要线索和有效手段。 02 染色质可及性的方法？? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?目前常用的检测方法有以下3种： ? ? ?DNase-seq：利用限制性内切酶（DNase I）优先切割核小体被取代的DNA序列，对生成的片段进行测序，被用于检测特定转录因子的结合位点。能够被DNase切割的位点也被称为DHS，即DNase超敏感位点（DNase hypersensitive sites）。 ? ? MNase-seq：和DNase-seq原理类似，探测区域互补，MNase-seq使用的酶是限制性外切酶。 ? ? ATAC-seq：Assay for Transposase-Accessible Chromatin with highthroughput sequencing，改造的Tn5转座酶，不具有切割能力，通过Tn5转座酶，将易接近转座酶核染色质区域序列复制出来。 03 ATACseq对样本的要求?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? 1）新鲜细胞或新鲜组织制备的细胞悬液：500~50000个，细胞活性80%； ? ? ? 2） 以往冻存组织：可提取细胞核进行ATACseq实验 04 ATACseq结果如何解释？? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? 带着这些问题，小编通过这Nature Communications文章予以解决和总结！ 研究背景：老年性黄斑变性（AMD）是60岁以上人群中最常见的不可逆视力损害，患者随着全球人口老龄化逐年增加。该病的早期特征会出现玻璃膜疣，视网膜色素上皮（RPE）色素异常，进行性感光功能障碍等。 1. 现代医学技术对于占90%AMD病例的萎缩干性AMD，没有任何有效的治疗方法。 2. 目前，GWAS分析已经鉴定出至少34个AMD基因风险位点，然而，这些基因变异只解释了AMD病例的一部分。 3. 吸烟和肥胖等变量在AMD发病中也起着非常重要的作用。该研究对较少报道的干性AMD进行全基因组染色质可及性（ATAC-seq）研究，观察与AMD发病和发展相关的染色质可及性情况。 研究内容及结果： 1. ?研究材料 去世14小时内的眼球，8个正常眼球（来自5名健康捐献者）；3个早期干性AMD眼球、5个晚期干性AMD眼球（来自5名AMD患者）；分离视网膜和视网膜色素上皮，然后在黄斑部和周边区域穿孔（直径6mm）获得视网膜或视网膜色素上皮