Маълумот

Дар бораи тақвиятдиҳандаҳо, риштаҳо ва зиготаҳо


Ман бо порчае дар бораи тақвиятдиҳандаҳо дучор шудам, ки ба назари ман ғайриоддӣ менамояд:

… Як тақвиятдиҳанда танҳо дар яке аз ду риштаи ДНК ҷойгир аст (одатан ҳамон як риштаи худи гени ДНК-ро, ки протеинро рамзгузорӣ мекунад). Ин баръакси як генаи ДНК бо протеин рамзгузоришаванда аст, ки шояд дар ҳарду занҷири ДНК-дар ҳолати ба истилоҳ гомозиготавӣ бошад, то ҳамчун як ҳолати классикии чашмони кабуд ба фенотип монанд шавад.

Ин барои ман маъно надорад, зеро, AFAICT, оё чизе дар як ё ду ришта аст, ба зигота ҳеҷ рабте надорад.

Муаллифон идома медиҳанд:

Ва ин як бартарии эволютсионӣ аст: организм набояд тағиротро дар ҳарду риштаи ДНК интизор шавад. Хулосаи асосӣ дар он аст, ки танқидҳои эволютсионӣ бо такмилдиҳандаҳо дар асл хеле осонтаранд ...

Оё дар навиштаҳои муаллифон, сарфи назар аз тавзеҳоти печидаи худ заррае ҳақиқат ҳаст? IOW: оё далели он, ки тақвиятдиҳандагон "танҳо дар яке аз ду риштаи ДНК нишастаанд" ба андозае "тамаркузи эволютсионӣ" -ро осон мекунанд?


… Як тақвиятдиҳанда танҳо дар яке аз ду риштаи ДНК ҷойгир аст (одатан ҳамон як риштаи худи гени ДНК-ро, ки протеинро рамзгузорӣ мекунад).

Ҳа ва не. Тақвиятдиҳандагон дар асл баъзан палиндромӣ мебошанд, аз ин рӯ онҳо дар ҳарду риштаи ДНК инъикос карда мешаванд.

Ин баръакси як генаи ДНК-и протеиндор аст, ки шояд дар ҳарду риштаи ДНК бошад

Не. ДНК-и сафедадор ҳамеша дар як ришта ҷойгир аст, зеро транскрипсия риштаҳоро якбора иваз намекунад.

дар ҳолати ба истилоҳ гомозиготӣ, то ҳамчун фенотип ба монанди ҳолати классикии чашмони кабуд пайдо шавад.

Не. Гомозигот дар ҳарду хромсома маънои онро дорад ва ба риштаҳо ҳеҷ иртиботе надорад ё зарурати гомозигота будани аллел барои тавлиди фенотипи он, зеро он рецессивӣ аст.

Ва ин як бартарии эволютсионӣ аст: организм набояд тағиротро дар ҳарду риштаи ДНК интизор шавад. Хулосаи асосӣ дар он аст, ки танқидҳои эволютсионӣ бо такмилдиҳандаҳо дар асл хеле осонтаранд ...

Ин комилан дар ҳама ҷо аст ва барои ман маъно надорад. Ё "риштаҳо" ба таври дуруст истифода мешаванд, ки дар он изҳороти қаблӣ нодуруст аст ё "ришта" ҳамчун "хромосома" истифода мешавад, дар ин сурат ҳеҷ сабабе нест, ки тақвиятдиҳанда бояд танҳо дар як хромосома бошад. Мисли ген, он метавонад гетеро- ё гомозигот бошад. Изҳорот дар бораи "бояд интизори тағирот дар ҳарду риштаи ДНК" бештар ба он вобаста аст, ки оё чизе бартарӣ дорад ё манфӣ. Новобаста аз он, ман фикр намекунам, ки дар ин ҷо ягон изҳорот дар бораи такмилдиҳандаҳое, ки ба пешрафти эволютсия имкон медиҳанд, имконнопазир аст.


Экрани мукаммали тақвиятдиҳанда TRAM2 -ро ҳамчун миёнарави калидӣ ва нави онкогенези YAP муайян мекунад

Дар шумораи зиёди омосҳои сахт фаъолшавии зуд-зуд омили ко-транскрипционии YAP мушоҳида мешавад. YAP-и фаъолшуда бо локусҳои тақвиятдиҳанда тавассути сафедаи TEAD4-ДНК-пайвасткунанда пайваст мешавад ва хашмгинии саратонро ҳавасманд мекунад. Гарчанде ки ҳазорон сайтҳои ҳатмии YAP/TEAD4 шарҳ дода шудаанд, аҳамияти функсионалии онҳо маълум нест. Дар ин ҷо, мо ҳадафи муайян кардани унсурҳои тақвиятдиҳандаро дорем, ки барои вазифаҳои YAP лозиманд.

Натиҷаҳо

Мо аввал профили геномии ChIP-и YAP-ро истифода мебарем, то ба таври мунтазам муайян кардани такмилдиҳандаҳое, ки бо YAP/TEAD4 алоқаманданд, истифода барем. Минбаъд, мо як равиши генетикиро барои ошкор кардани функсияҳои такмилдиҳандаҳои бо YAP/TEAD4 алоқаманд амалӣ месозем, устувории онро нишон медиҳем ва онро барои ошкор кардани шабакаи такмилдиҳандаҳо барои паҳншавии миёнаравии YAP истифода мебарем. Мо диққати худро ба Enhancer TRAM2 равона мекунем, зеро генаи мақсадноки он TRAM2 робитаи мустаҳкамтаринро бо фаъолияти YAP дар қариб ҳама намудҳои варам нишон медиҳад. Ҷолиб он аст, ки фенокопҳои TRAM2 паҳншавии ҳуҷайраҳо, муҳоҷират ва фенотипҳои ишғолкардаи YAP-ро инъикос мекунанд ва бо зиндамонии бади бемор робита доранд. Ба таври механикӣ, мо FSTL-1-ро як муштарии асосии мустақими TRAM2 мешиносем, ки дар ин фенотипҳо иштирок мекунад. Ҳамин тариқ, TRAM2 як миёнарави асосии нави паҳншавии онкогении аз ҷониби YAP ба вуҷуд омада ва инвазивии ҳуҷайра мебошад.

Хулосахо

YAP як омили транскрипт аст, ки ба ҳазорҳо локусҳои тақвиятдиҳанда мепайвандад ва хашмгинии варамҳоро ҳавасманд мекунад. Бо истифода аз равишҳои беғаразонаи функсионалӣ, мо шабакаи тақвиятдиҳандаи YAP -ро ҷудо мекунем ва TRAM2 -ро ҳамчун миёнарави нави паҳншавии ҳуҷайраҳо, муҳоҷират ва ҳуҷум тавсиф мекунем. Бозёфтҳои мо мефаҳмонанд, ки чӣ тавр YAP агрессивии саратонро ба вуҷуд меорад ва метавонад ба ташхиси метастазҳои саратон кумак кунад.


Муқаддима

Муайян кардани лин-4 miRNA дар Caenorhabditis elegans соли 1993 [1] тадқиқотро барои кашф ва фаҳмидани механизмҳои микроРНКҳои хурд (miRNAs) оғоз кард. Ба наздикӣ, гузориш дода мешавад, ки баъзе miRNA -ҳо ҳангоми транскрипсия тавассути ҷуфткунии пойҳо ба минтақаҳои тарҷумашудаи 3ʹ ё 5ʹ (3ʹ ё 5ʹ UTRs), промоутер [2] ва минтақаҳои тақвиятдиҳанда [3] генҳои мақсаднокро фаъол мекунанд. Ин miRNAs NamiRNAs номида мешаванд. Дар ширхӯрон, miRNAs/NamiRNAs зиёда аз нисфи генҳои протеинро назорат мекунанд [4]. Масалан, 3ʹ UTR-ҳои тақрибан 60% -и генҳои маъруфи протеини инсон маконҳои ҳатмӣ барои miRNAs/NamiRNA [5] доранд, ки ҳамчун маконҳои пайвастшавӣ барои фаъолсозӣ ё пешгирии ин генҳо хизмат мекунанд. Аз ин рӯ, miRNAs (аз ҷумла NamiRNAs) омили муҳими транскрипсияи ҳуҷайра мебошанд.

Интихобан, eRNA-ҳо РНК-и хурди коднашаванда (ncRNA) мебошанд, ки аз ҷониби РНК полимераза II (Pol II) аз маконҳои тақвиятдиҳанда ба мисли НамиРНА [6] транскрипт карда мешаванд. eRNA-ҳо ҳамчун риштаҳои як ё дугона (3ʹ то 5ʹ UTR ва баръакс) транскрипсия карда мешаванд (расми 1). Аммо такмилдиҳандаҳои алоқаманди онҳо на ҳамеша бо H3K4me3 (маркери эпигенетикии Pol II дар промоутерҳо) ишора карда мешаванд [8], ки боиси транскрипсияи ғаразнок мегардад. Бо вуҷуди ин, тақвиятдиҳандагон ва eRNAs хоси бофтаҳо ва ҳуҷайраҳо мебошанд [8, 9] ва дар транскрипсия ва фаъолсозии миёнаравии тақвиятдиҳанда иштирок мекунанд [10, 11]. Монанд ба NamiRNAs, eRNAҳо як пайдарпаии шабеҳ, сохторҳои дуюмдараҷа ва баъзе минтақаҳои комплементро дар промоутерҳои мақсадноки онҳо барои тақвиятдиҳандаи мувофиқ доранд [9]. Аз ин рӯ, онҳо ҳамчун назорати ҳавасмандкунандаи танзимшавандаи NamiRNA-и таҳрикдиҳанда хидмат мекунанд [9].

Биогенези eRNA. NamiRNA як комплексро бо nAGO2 ва p300 ташкил медиҳад, ки нишондиҳандаҳои тақвиятдиҳандаро ба монанди H3K27ac, H3K4me3 ва H3K4me1 дар тақвиятдиҳандагони фаъол фаъол мекунанд, ки ин тақвиятдиҳандаро ба Pol II шинохта мекунанд. TFs ва сафедаҳо ба монанди P-TEFb, PAF1 ва SPT6 ба Pol II ва дигар такмилдиҳандаҳое, ки бо ҷузъҳои p53 ва P300 CBP ва BRD4 алоқаманданд, пайваст мешаванд. Пол II пас аз фосфоризатсияи Pol II CTD ва миқдори зиёди PAS дар TSS-и тақвиятдиҳандагони фаъол фаъол мешавад. Pol II дутарафа тақвиятдиҳанда ва ҳалқаи онро тавассути маҷмӯи интегратори транскриптҳои eRNA мекушояд

Кашфи eRNAs ва NamiRNAs дар геномикаи муосири мобилӣ роҳи нав кушод, аммо фарқиятҳо ва шабоҳатҳои механизмҳои онҳо ҳалношуда боқӣ мемонанд. Дар ин ҷо, мо таъсири танзими NamiRNAs ва eRNAs дар транскрипсияи мобилӣ ва оқибатҳои онҳоро дар миогенез, бемориҳо ва терапевт баррасӣ мекунем.


Caldecott, K.W. Таъмири шикастани як ришта ва бемории генетикӣ. Нат. Ваҳй Генет. 9, 619–631 (2008).

МакКиннон, P. J. Беайбии геном ва пешгирии бемориҳо дар системаи асаб. Genes Dev. 31, 1180–1194 (2017).

Tubbs, A. & amp Nussenzweig, A. Зарари эндогении ДНК ҳамчун манбаи ноустувории геномӣ дар саратон. Ҳуҷайра 168, 644–656 (2017).

Миллер, M. R. & amp Chinault, D. N. Нақшҳои полимеразҳои ДНК алфа, бета ва гамма дар синтези барқарорсозии ДНК, ки дар хамстер ва ҳуҷайраҳои инсон аз ҷониби агентҳои гуногуни вайронкунандаи ДНК ба вуҷуд омадаанд. J. Biol. Химия. 257, 10204–10209 (1982).

Фернандопулле, МС ва дигарон. Фарқияти омили транскриптсионии iPSC-ҳои инсон ба нейронҳо. Курр. Проток. Cell Biol. 79, e51 (2018).

Ванг, C. ва дигарон. Истеҳсоли миқёси нейронҳои инсонии аз iPSC гирифташуда барои муайян кардани пайвастагиҳои пасткунанда тавассути скрининги мундариҷаи баланд. Ҳисобот дар бораи ҳуҷайраҳои бунёдӣ 9, 1221–1233 (2017).

Махерет, М. & amp Ҳалазонетис, T. D. Пайдоиши интрагеникӣ аз сабаби марҳилаҳои кӯтоҳи G1 зери фишори репликатсияи ДНК-и онкогенӣ қарор доранд. Табиат 555, 112–116 (2018).

Туббс, А. ва дигарон. Нақши дугонаи рисолаҳои поли (dA: dT) дар оғози нусхабардорӣ ва афтидани чангакҳо. Ҳуҷайра 174, 1127–1142.e19 (2018).

Ван дер Раадт, Ҷ., ван Гестел, С.Х.К., Надиф Касри, Н. & Алберс, С.А. Омилҳои транскрипсияи ONECUT хусусиятҳои нейронӣ ва дастрасии хроматинро аз нав сохтанд. Кислотаҳои нуклеин Рез. 47, 5587–5602 (2019).

Суруд, М. ва дигарон. Харитасозӣ cis-контактҳои танзимкунандаи хроматин дар ҳуҷайраҳои асаб вариантҳои хатари ихтилоли нейропсихиатриро бо генҳои мавриди ҳадаф мепайвандад. Нат. Генет. 51, 1252–1262 (2019).

Visel, A., Minovitsky, S., Dubchak, I. & Pennacchio, L. A. VISTA Enhancer Browser — махзани маълумот оид ба такмилдиҳандаҳои бофтаи хоси инсон. Кислотаҳои нуклеин Рез. 35, D88 -D92 (2007).

Gupte, R., Liu, Z. & amp Kraus, W.L. PARPs ва ADP-ribosylation: пешрафтҳои ахир, ки вазифаҳои молекулавиро бо натиҷаҳои биологӣ мепайванданд. Genes Dev. 31, 101–126 (2017).

Hanzlikova, H. & Caldecott, K. W. Перспективаҳо оид ба PARPs дар марҳилаи S. Тамоюлҳои Genet. 35, 412–422 (2019).

Гибсон, Б.А., Конрад, Л.Б., Хуанг, Д. & amp Краус, В.Л. Тавлид ва тавсифи сафедаҳои ҳатмии ADP-рибозаи ба антидено монанд ба рекомбинант. Биохимия 56, 6305–6316 (2017).

Мадабхушӣ, Р.ва дигарон. Танаффусҳои ДНК-и ба амал баровардашуда ифодаи генҳои аксуламали барвақтии нейрониро танзим мекунанд. Ҳуҷайра 161, 1592–1605 (2015).

Suberbielle, E. ва дигарон. Фаъолияти физиологии мағзи сар боиси шикастани дуқатораи ДНК дар нейронҳо мегардад, ки бо амилоид-β шиддат мегирад. Нат. Нейроски. 16, 613–621 (2013).

Канела, А.ва дигарон. Шикастагӣ ва транслокатсияи хромосомаҳои аз ҷониби топоизомеразаи II бадастомада бо меъмории хромосома ва фаъолияти транскрипсия муайян карда мешавад. Мол. Ҳуҷайра 75, 252–266.e8 (2019).

Гомес-Эррерос, Ф. TDP2 транслоксияҳои хромосомиро, ки аз ҷониби топоизомеразаи ДНК ҳангоми транскрипсияи ген ба вуҷуд омадаанд, пахш мекунад. Нат. Коммун. 8, 233 (2017).

Канела, А.ва дигарон. Танаффусҳои ДНК ва резекцияи ниҳоӣ дар тамоми геном тавассути пайдарпайии ниҳоӣ чен карда мешаванд. Мол. Ҳуҷайра 63, 898–911 (2016).

Калдекотт, шакл ва вазифаи сафедаи K.W. XRCC1. Таъмири ДНК 81, 102664 (2019).

Ханзликова, Х., Гиттенс, В., Крейцикова, К., Зенг, З. & amp Калдекот, К. В. Нақшҳои такрорӣ барои PARP1 ва PARP2 дар ҷалби эндогении XRCC1 ва PNKP ба хроматини оксидшуда. Кислотаҳои нуклеин Рез. 45, 2546–2557 (2017).

Калдекотт, K.W. Таъмири шикастани як риштаи ДНК. Exp. Cell Res. 329, 2–8 (2014).

Калдекотт, К.В. Маммилиан ДНК -ро таъмир мекунанд: рақс дар нури моҳ. Таъмири ДНК 93, 102921 (2020).

Тян, Р.ва дигарон. Платформаи дахолати CRISPR барои экранҳои генетикии мултимодалӣ дар нейронҳои аз iPSC гирифташудаи инсон. Нейрон 104, 239–255.e12 (2019).

Риш, В.А., Хортон, Ҷ.К., Прасад, Р. & Уилсон, SH. Таъмири эукариотикӣ: равишҳои нав ба механизм нур мепошанд. Анну. Rev. Biochem. 88, 137–162 (2019).

ДиГузеппе, Ҷ.А., Ҳантинг, D.J & amp Dresler, S.L.Афтидиколин ҳассосияти таъмири ДНК дар фибробластҳои одам, ки бо блеомицин осеб дидаанд, аз таъмири ултрабунафш фарқ мекунад. Канцерогенез 11, 1021–1026 (1990).

Поетш, A. R. Геномикаи зарари оксидшавии ДНК, таъмир ва мутагенези натиҷа. Ҳисоб. Сохтор. Биотехнол. Ҷ. 18, 207–219 (2020).

Бансал, К., Йошида, Х., Беноист, С ва Матис, Д. Танзимгари транскриптсионии Айре ба суперконсертҳо пайваст ва фаъол мекунад. Нат. Иммунол. 18, 263–273 (2017).

Puc, J. ва дигарон. Фаъолсозии тақвиятдиҳандаи вобаста ба лиганд, ки бо фаъолияти топоизомераза-I танзим мешавад. Ҳуҷайра 160, 367–380 (2015).

Каласова, I. ва дигарон. Мутацияҳои патологӣ дар PNKP нуқсонҳои таъмири шикастани як риштаи ДНК-ро ба вуҷуд меоранд, аммо таъмири шикастани дукаратаи ДНК нест. Кислотаҳои нуклеин Рез. 48, 6672–6684 (2020).

Уайтхаус, C.J.ва дигарон. XRCC1 фаъолияти полинуклеотидикиназаи инсонро дар охири вайроншудаи ДНК ҳавасманд мекунад ва барқарорсозии шикастани як риштаи ДНК-ро метезонад. Ҳуҷайра 104, 107–117 (2001).

Лио, C. J. ва дигарон. Оксидазаҳои метилситозин TET: фаҳмишҳои нав аз таҳқиқоти даҳсола. J. Biosci. 45, 21 (2020).

Kriaucionis, S. & amp Heintz, N. Пойгоҳи ДНК-5-гидроксиметилцитозин дар нейронҳои Пуркинже ва мағзи сар мавҷуд аст. Илм 324, 929–930 (2009).

Штайнахер, Р. SUMOylation ҷамъшавии BERosome -ро дар деметилизатсияи фаъоли ДНК ҳангоми тафриқаи ҳуҷайра ҳамоҳанг мекунад. EMBO Ҷ. 38, e99242 (2019).

Суруд, C. X. ва дигарон. Профилизатсияи геномии 5-формилцитозин нақши онро дар приминги эпигенетикӣ нишон медиҳад. Ҳуҷайра 153, 678–691 (2013).

Szulwach, K. E. ва дигарон. Динамикаи эпигенетикии миёнаравии 5-hmC дар давоми рушди нейронҳои пас аз таваллуд ва пиршавӣ. Нат. Нейроски. 14, 1607–1616 (2011).

Хоч, N. C. ва дигарон. Мутация XRCC1 бо гиперактиватсияи PARP1 ва атаксияи мағзи сар алоқаманд аст. Табиат 541, 87–91 (2017).

Лодато, МА ва дигарон. Пироншавӣ ва нейродегенератсия бо афзоиши мутатсияҳо дар нейронҳои ягонаи инсон алоқаманданд. Илм 359, 555–559 (2018).

Рид, D. A. ва дигарон. Ворид кардани харитаҳои аналогии нуклеозид маконҳои таъмири геномҳоро дар нейронҳои пас аз митозии инсон нишон медиҳад. Илм (дар матбуот) (2021).

Ватанабе, С. ва дигарон. Барои дубора барномарезӣ кардан дар миобластҳо барои тавлиди ҳуҷайраҳои бунёдии плурипотентии индуксияшуда то 4 октябри соли ҷорӣ истеьсоли генҳои MyoD лозим аст. Ҳуҷайраҳои бунёдӣ 29, 505–516 (2011).

Акияма, Т. ва дигарон. Тафовути самараноки ҳуҷайраҳои бунёдии плюрипотенти инсон ба ҳуҷайраҳои мушакҳои скелетӣ тавассути омезиши RNA дар асоси MYOD1-ифода ва POU5F1-хомӯшкунӣ. Илм. Намояндагӣ. 8, 1189 (2018).

Селвараж, С. Скрининг молекулаҳои хурдеро муайян мекунад, ки камолоти миотубҳои аз ҳуҷайраҳои плурипотенти бунёдии инсон баландшударо беҳтар мекунанд. eLife 8, e47970 (2019).

Павловский, М. Барномасозии индуктивӣ ва детерминистии ҳуҷайраҳои бунёдии плурипотенти инсон ба нейронҳо, миоцитҳои скелетӣ ва олигодендроцитҳо. Ҳисобот дар бораи ҳуҷайраҳои бунёдӣ 8, 803–812 (2017).

Гилберт, ЛА ва дигарон. Назорати танзими миёнаравии CRISPR оид ба саркӯби генҳо ва фаъолсозӣ. Ҳуҷайра 159, 647–661 (2014).

Фариас, Г.Г., Бритт, D.J. & amp Бонифацино, J. S. Тасвири навъҳои поляризатсияшудаи сафедаҳо аз комплекси Голги дар нейронҳои зинда. Усулҳои Мол. Биол. 1496, 13–30 (2016).

Кирван, П., Юра, М. ва Меркле, Ф.Т. Насл ва тавсифи нейронҳои функсионалии гипоталамикии инсон. Курр. Проток. Нейроски. 81, 3.33.1–3.33.24 (2017).

Wong, N., John, S., Nussenzweig, A. & amp Canela, A. END-seq: равиши беғаразона, ҳалли баланд ва геном дар харитаи шикастагӣ ва резексияи дугонаи ДНК дар ҳуҷайраҳои инсон. Усулҳои Мол. Биол. 2153, 9–31 (2021).

Бредемейер, A. L. ва дигарон. Танаффусҳои дукаратаи ДНК як барномаи бисёрфунксионалии генетикиро дар рушди лимфоситҳо фаъол мекунанд. Табиат 456, 819–823 (2008).

Сантос, МА ва дигарон. Тафриқаи ҳуҷайраҳои лейкомикӣ, ки аз ҷониби ДНК ба вуҷуд омадаанд, ҳамчун монеаи зидди саратон. Табиат 514, 107–111 (2014).

Гибсон, Д.Г. ва дигарон. Маҷмӯи ферментативии молекулаҳои ДНК то якчанд сад килобаза. Нат. Усулҳо 6, 343–345 (2009).

Noordermeer, S. M. et al. Комплекси сипардин ба таъмири ДНК вобаста ба 53BP1 миёнаравӣ мекунад. Табиат 560, 117–121 (2018).

Cui, X. L. ва дигарон. Харитаи бофтаи инсон аз 5-гидроксиметилцитозинҳо хусусияти бофтаро тавассути модулясияи ген ва тақвиятдиҳанда нишон медиҳад. Нат. Коммун. 11, 6161 (2020).

Dai, Q. & amp He, C. Синтезҳои 5-формил- ва 5-карбоксил-dC дорои олигоҳои ДНК ҳамчун маҳсулоти эҳтимолии оксидшавии 5-гидроксиметилцитозин дар ДНК. Орг. Летт. 13, 3446–3449 (2011).

Рао, S. S. ва дигарон. Харитаи 3D -и геноми инсон ҳангоми ҳалли килобаза принсипҳои ҳалқаи хроматинро нишон медиҳад. Ҳуҷайра 159, 1665–1680 (2014).

Buenrostro, JD, Giresi, P.G, Zaba, L.C., Чанг, H.Y. & amp Greenleaf, W.J. Транспозицияи хроматини ватанӣ барои профилизатсияи зуд ва ҳассоси эпигеномии хроматини кушода, сафедаҳои ДНК-ҳатмӣ ва мавқеи нуклеосома. Нат. Усулҳо 10, 1213–1218 (2013).

Langmead, B., Trapnell, C., Pop, M. & amp Salzberg, S. L. Ultrafast ва ҳамоҳангсозии самарабахши пайдарпаии кӯтоҳи ДНК ба геноми инсон. Геном Биол. 10, R25 (2009).

Langmead, B. & Salzberg, S. L. Ҳамоҳангсозии зуд-хонда бо Bowtie 2. Нат. Усулҳо 9, 357–359 (2012).

Добин, А. STAR: ҳамоҳангсозии универсалии RNA-seq. Биоинформатика 29, 15–21 (2013).

Ли, H. ва дигарон. Ҳамоҳангсозии пайдарпаӣ/формати харита ва SAMtools. Биоинформатика 25, 2078–2079 (2009).

Quinlan, A.R & amp Hall, I. M. BEDTools: маҷмӯи чандирии утилитҳо барои муқоисаи хусусиятҳои геномӣ. Биоинформатика 26, 841–842 (2010).

Чжан, Ю ва дигарон. Таҳлили моделии ChIP-Seq (MACS). Геном Биол. 9, R137 (2008).

Занг, C. ва дигарон. Усули кластерӣ барои муайян кардани доменҳои ғанишуда аз тағирёбии гистон маълумотҳои ChIP-seq. Биоинформатика 25, 1952–1958 (2009).

Амемия, H. M., Kundaje, A. & Boyle, A. P. Рӯйхати сиёҳи ENCODE: муайян кардани минтақаҳои мушкилоти геном. Илм. Намояндагӣ. 9, 9354 (2019).

Salmon-Divon, M., Dvinge, H., Tammoja, K. & amp Bertone, P. PeakAnalyzer: тавсифи геномии ҳатмии хроматин ва локусҳои тағирёбанда. Биоинформатикаи BMC 11, 415 (2010).

Харроу, Ҷ. GENCODE: аннотацияи геномии инсон барои лоиҳаи ENCODE. Геном Рез. 22, 1760–1774 (2012).

Whyte, W. A. ​​ва дигарон. Омилҳои транскрипсияи магистрӣ ва миёнарав дар генҳои асосии шахсияти ҳуҷайраҳо супер-такмилдиҳандаҳоро таъсис медиҳанд. Ҳуҷайра 153, 307–319 (2013).

Хуанг, В., Шерман, Б.Т. & Лемпикки, Р.А. Таҳлили систематикӣ ва интегративии рӯйхатҳои генҳои калон бо истифода аз захираҳои биоинформатикаи DAVID. Нат. Протоколҳо 4, 44–57 (2009).

Machanick, P. & amp Bailey, T. L. MEME-ChIP: таҳлили мотивҳои маҷмӯаҳои калони ДНК. Биоинформатика 27, 1696–1697 (2011).

Дуранд, НС ва дигарон. Juicebox системаи визуализатсияро барои харитаҳои алоқаҳои Hi-C бо масштаби номаҳдуд таъмин мекунад. Системаи ҳуҷайра. 3, 99–101 (2016).

Кент, В.Ж., Цвейг, А.С., Барбер, Г., Хинрихс, А.С. ва Каролчик, Д.БигВиг ва BigBed: имкон додани дидани маҷмӯаҳои додаҳои калон тақсимшуда. Биоинформатика 26, 2204–2207 (2010).

Кент, W. J. ва дигарон. Браузери геномҳои инсон дар UCSC. Геном Рез. 12, 996–1006 (2002).

Рамирес, Ф. ва дигарон. deepTools2: веб-сервери насли оянда барои таҳлили амиқи маълумот. Кислотаҳои нуклеин Рез. 44, W160–W165 (2016).


Биологияи молекулавӣ

Такмилдиҳанда як пайдарпаии кӯтоҳи ДНК мебошад, ки сатҳи ифодаи генҳои дигарро афзоиш медиҳад, яъне тақвиятдиҳанда транскрипсияи генҳоро дар дохили кластери танзимшавандаи генҳо танзим мекунад.

Омилҳои мушаххаси транс-амалкунанда, транскрипсия ба тақвиятдиҳанда пайванд мекунанд, то суръати транскрипсияро афзун кунанд-сафедаҳои сафедаҳои мураккабро оғоз кунанд ё маҷмӯи оғозро устувор кунанд. Аз сабаби ҳалқа кардани риштаҳои ДНК, метавонад байни генҳои тақвиятдиҳанда ва ташаббускор (сайти оғоз) якчанд ҳазор ҷуфт пойгоҳ ҷудо шавад.

Аммо, тақвиятдиҳанда ва гени танзимшавандаи он дар як хромосома ҷойгиранд. Сегменти тақвиятдиҳанда метавонад дар боло ё поёни гени мукаммал ҷойгир бошад ва ориентацияи он собит нест - яъне пайдарпаии тақвиятдиҳанда метавонад бидуни тағир додани функсияи он баръакс шавад. Сегментҳои такмилдиҳанда метавонанд бе қатъ кардани функсияи танзими онҳо ҷудо карда шаванд ва ҷойгир карда шаванд.

Такмилдиҳандаҳо метавонанд дар дохили интронҳо ба амал оянд ва ба таъсири хомӯшкунандагоне, ки транскрипсияро пахш мекунанд, таъсири баръакс расонанд.

Генҳои танзимкунанда ва тақвиятдиҳандагон
ScienceMatters @ Беркли. Флай Гай: "ДНК -и танзимкунанда, Левин мефаҳмонад, назорат мекунад, ки ген дар як ҳуҷайра чӣ гуна ва дар куҷо ифода карда мешавад. Аз се намуди ДНК -и танзимкунанда - тақвиятдиҳанда, хомӯшкунанда ва изолятор - 'тақвиятдиҳандагон подшоҳ буда, ифодаи генро дар намудҳои мушаххаси ҳуҷайраҳо фаъол мекунанд. бофтаҳои мушаххас," мегӯяд ӯ. Олимон ба таври консервативӣ ҳисоб мекунанд, ки дар ҳоле ки геноми инсон камтар аз 30 000 ген дорад, он метавонад ҳадди аққал 100 000 такмилдиҳандаро дар бар гирад. То ҳол танҳо 50 ё бештар аз он муайян карда шудааст."


Саёҳат ба сӯи тарҷума

Сохтани mRNA танҳо як қадами аввалин дар таҳкими ашёи ген аст. Сипас тарҷумаи дастурҳо дар он mRNA барои сохтани сафедаҳо меояд. Барои ин, mRNA бояд аз ядро ​​ва ба цитоплазма, ки дар он заводҳои протеинсозӣ ҷойгиранд, сафар кунад.

Олимон тахмин карда буданд, ки мошини молекулавии ҳуҷайра mRNA -ро бодиққат ба мембранаи ядро ​​интиқол дода, сипас онро ба цитоплазма мебарорад. Бо истифода аз ҳамон усули MS2, лабораторияи Singer муайян кард, ки ин тавр нест. Ба ҷои ин, mRNA-ҳо дар гирду атроф ҷараён мегиранд - "дар ядро ​​​​мисли селаи занбӯри асал ғазаб мекунанд", ба гуфтаи Сингер - то он даме, ки онҳо ба сӯрохи мембранаи ядроӣ бархӯрданд. Танҳо пас аз он, техникаи ҳуҷайра ангушти худро баланд мекунад ва mRNA -ро тавассути ин дарвоза фаъолона интиқол медиҳад.

Ба наздикӣ, Сингер ва ҳамкасбон мушҳои мутантро эҷод карданд, ки ба онҳо имкон дод, ки mRNA дендритҳои нозуки ҳуҷайраҳои асаб, сохторҳоеро, ки сигналҳоро аз дигар асабҳо қабул мекунанд, ба боло ва поён ҳаракат кунанд. Даста ҳатто дар амал ҷосусӣ кардан дар бораи хотираи хотиравӣ. MRNAs, ки онҳо пайгирӣ мекарданд, дастурҳоеро дар бораи сохтани протеин-β-актин, ки дар ҳуҷайраҳои асаб фаровон аст ва гумон мекунанд, ки ҳангоми тақвияти хотираҳо дар майна пайвандҳоро мустаҳкам мекунанд. Дар видеое, ки шабона ба як шабакаи роҳҳо шабоҳат дорад, дар давоми 10 дақиқа пас аз фаъол шудани як ҳуҷайраи асаб, mRNAs ба нуқтаҳои тамос бо дигар асабҳо дучор шуда, барои истеҳсоли актин барои мустаҳкам кардани ин пайвастагиҳои асаб-асаб омодаанд.

Ҷузъиёти тафсилот дар бораи фаъолияти генҳо то ҳол пурасрор боқӣ мемонанд, аммо аллакай возеҳ аст, ки ин раванд назар ба оне ки гумон карда мешуд, хеле динамикӣ аст. "Тағйирот аҷиб буд ва он босуръат суръат мегирад" мегӯяд Сингер. "Маълумоти зиёде вуҷуд дорад, ки танҳо ҳангоми тамошо ҷамъоварӣ карда мешавад."

Алла Катселсон як нависандаи илм ва муҳаррир дар Нортхэмптон, Массачусетс аст.

Кейси Ренц як нависандаи илм дар Лос Анҷелес аст. Вай дар бораи саломатӣ, микробиология, кайҳон ва фарҳанги Калифорния менависад. www.caseyrentz.com

Ин мақола дар аввал пайдо шуд Маҷаллаи маъруф, як кӯшиши мустақили журналистӣ, ки аз ҷониби Шарҳҳои солона нашр шудааст.


Усулҳо

Иштирокчиён

Иштирокчиён аз феҳристи амиқи фенотипшудаи калонсолони дугоникҳои Бритониё (Манбаи TwinsUK) [75], ки дар беморхонаи Сент -Томас, Лондон ҷойгиранд, мебошанд. Фенотипизатсия ҳангоми мусоҳиба вақте рух медиҳад, ки хун инчунин барои таҳлили гематологӣ ва истихроҷи ДНК гирифта мешавад. Нигоҳдорӣ дар қубурҳои EDTA дар -80 °C аст. Маҷмӯаҳои истихроҷи ДНК нуклонӣ барои истихроҷи ДНК истифода мешаванд, ки баъдан дар -20 °C дар буфери TE нигоҳ дошта мешаванд. Дар аксари хунҳои истихроҷшуда таҳлили гематологӣ барои ҳисобкунии пурраи хун гузаронида шуд. Ҳолати тамокукашӣ дар айни замон ё дар давоми панҷ соли наздиктарин тавассути саволнома, агар мавҷуд набошад, сабт карда мешавад. Зигозия бо саволномаи дугона муайян карда мешавад ва бо генотипкунӣ тасдиқ карда мешавад.

Маҷмӯи кашф аз 2238 метиломҳои ДНК иборат буд, ки ҳамаашон зан буданд, аз ин рӯ тағироти хоси ҷинс хориҷ карда шуданд [76] ва маълумоти дарозмуддат бо ду ва ё зиёда нуқтаи вақт дар 408 нафар (фарқияти миёнаи вақт 2.18 сол) ва маълумоти ягонаи нуқтаи вақт дохил карда шуданд. ба 1350. Ин 1758 фард 203 ҷуфт дугоникҳои MZ ва 489 синглтонҳои MZ ва 371 ҷуфтҳои дизиготикӣ (DZ) ва 121 синглтонҳои DZ-ро дар бар мегиранд, аз ин рӯ шумораи баробарии MZ (50,9%) ва DZ (49,1%) аз 184 нафари нодир иборатанд. оилаҳо. Синну сол дар санаи ҷамъоварии хун барои истихроҷи ДНК дар ҳудуди 19-82.2 сол буд (синни миёна, синну соли миёна 55.99 сол, 56.60 сола дар давраи дев. 10.32 сол).

MeDIP-секв

Омодасозии намунаи ДНК, аксуламали MeDIP ва пайдарпаии насли дуввуми Illumina ҳама дар BGI-Shenzhen, Shenzhen, China анҷом дода шуданд. Парокандагии тамоми хуни периферии ДНК TwinsUK тавассути sonication бо системаи Коварис (Воберн, MA, ИМА) буд. Китобхонаҳо барои пайдарпаӣ аз 5 ug ДНК -и парокандашудаи геномӣ омода карда шуданд. Таъмири ниҳоӣ, илова кардани пойгоҳ <A > ва қадамҳои бастабандии адаптер бо истифода аз маҷмӯаи DNA Prep-и Illumina барои пайдарпайии яктарафа анҷом дода шуданд. Антиденои зидди 5mC (Diagenode) барои иммунопресипитатсияи ДНК-и пайвастшудаи адаптер истифода шуд ва MeDIP-и натиҷавӣ бо реаксияи миқдории полимеразии занҷир (PCR) тасдиқ карда шуд. Ин ДНК-и гирифташуда баъдан бо Zymo DNA Clean & Concentrator™-5 (Zymo Research) тоза карда шуд ва баъдан бо PCR-и адапторӣ тақвият дода шуд. Қисмҳои андозаи 200–500 bp бо экспексияи гел интихоб карда шуданд ва сипас QC бо таҳлили Agilent BioAnalyzer баҳо дода шуд. Сипас ин китобхонаҳо дар платформаи Illumina ҷойгир карда шуданд. Маълумоти пайдарпайӣ аз QC-и ибтидоӣ барои таркиби базавӣ, ки тавассути FASTQC (v0.10.0) арзёбӣ мешавад (http://www.bioinformatics.bbsrc.ac.uk/projects/fastqc) гузашт. Маълумоти MeDIP-seq бо ҳамоҳангсозии BWA (Burrows-Wheeler Aligner) [77] коркард карда шуданд (холҳои сифатии харитасозии Q10), бо такрори такрорӣ, FastQC ва SAMTools [78] QC ва MEDIPS (v1.0) [79] барои Таҳлили махсуси MeDIP, QC, хондан дар як миллион (RPM) ва тавлиди холҳои мутлақ метилизатсия (AMS). Хонишҳои миёнаи баландсифати BWA мувофиқ буданд

16,9 миллион дар як намуна барои маҷмӯи кашфи 2238 ва

16.8 миллион барои маҷмӯи такрории соли 2084. QC минбаъд тавассути R (матритсаи коррелятсия, кластерсозии иерархӣ, дендограмма, харитаи гармӣ, қитъаи зичӣ) ва санҷиши эффектҳои партияӣ бо таҳлили принсипи ҷузъҳо анҷом дода шуд. Маълумоти коркардшуда барои таҳлили оморӣ файлҳои BED аз тирезаҳои геномӣ (500-bp, 250-bp слайд) бо холҳои RPM мебошанд. Ҳама координатаҳо, ҳисобҳои иҷрошуда ва онҳое, ки дар зер оварда шудаанд, дар сохтори hg19/GRCh37 мавҷуданд.

Блокҳои GWAS LD

Таҳлил дар минтақаҳои априори аз ҷиҳати функсионалӣ бойшудаи геномӣ, ки дар дохили блокҳои LD аз каталоги NIH GWAS SNP мавҷуданд, гузаронида шуд [24, 25]. Блокҳои LD аз харитаи генетикии GRCh37, ки аз Маркази генетикаи оморӣ, Донишгоҳи Мичиган, Locuszoom 1.3 [80] гирифта шудааст, бо суръати рекомбинатсияи сарҳадҳои 10 cM/Mb муайян карда шуданд. Блокҳои LD минбаъд ба андозаи ≤ 10 Мб бурида шуданд. Мо 8093 SNP -ҳои мураттаби GWAS -ро интихоб кардем саҳ арзиши < 1 × 10 –7, ки дар феҳристи NIH GWAS дар моҳи декабри соли 2014 нигоҳ дошта шудааст. Аз сабаби ко-ассотсиатсияҳо барои ҳамон SNP, инҳо 5522 SNP-и беназири инфиродӣ ва 5477-и онҳо дар дохили блокҳои LD-и дар боло муайяншуда ҷойгиранд. Дар асл, инҳо 2709 блокҳои LD-ро намояндагӣ мекарданд, вақте ки SNP-ҳои дар як блок мавҷудбуда ҳисоб карда мешаванд. Ин минтақаҳо фаро гирифта шудаанд

Таҳлили метилизатсияи ДНК бо синну сол

Ҳама таҳлилҳои оморӣ дар муҳити R (3.0.0) гузаронида шуданд [81]. Бастаи lme4 [82] барои анҷом додани таҳлили таъсири омехтаи хаттии робитаи байни синну соли хронологӣ дар истихроҷи ДНК ва метилизатсияи ДНК, ки ҳамчун арзишҳои муқарраршудаи RPM дар равзанаҳои 500-bp муаррифӣ мешуд, истифода шудааст. Шартҳои иловагии таъсироти собит ба ҳисоби аллелии SNP-и гаплотип, ҳолати тамокукашӣ, партия, зертипҳои ҳуҷайраҳои хун (лимфоситҳо, моноситҳо, нейтрофилҳо ва эозинофилҳо) бо оила ва зигота ҳамчун таъсири тасодуфӣ дохил шуданд. Ин модел барои таҳлили синну соли метилизатсияи ДНК ба он шабеҳе монанд аст, ки қаблан дар таҳлилҳо дар асоси массив истифода мешуд [15] бо илова намудани маълумоти генетикии аллеликӣ. саҳ арзишҳо бо функсияи ANOVA тавассути санҷиши таносуби эҳтимолияти модели пурра, аз ҷумла синну сол ва модели нул, ба истиснои ин тағирёбанда, ҳисоб карда шуданд. Ислоҳи сершумори санҷиши Bonferroni аз рӯи шумораи умумии тирезаҳои метилизатсияи ДНК, ки ба таҳлил дохил карда шудаанд, ҳисоб карда шудааст (2,708,462), саҳ сатҳи аҳамияти арзиши & lt1.85 × 10–8 (ниг. "Тарҳи омӯзиш" дар файли иловагӣ 6: Расми S4).

Реаксияи иммунопреципиатсия дар маълумоти MeDIP-seq ба таъсири тағирёбии генетикӣ дар шумораи CpG (аз ҳисоби CpG-SNPs, CNVs, indels ва STRs) хеле ҳассос аст, ки боиси муносибати мустақим байни шумораи ситозинҳои метилизатсияшуда дар порчаи ДНК ва миқдори ДНК, ки аз ҷониби антитело гирифта шудааст, тавре ки Окицу ва Ҳси муҳокима кардаанд [22]. Мо ин таъсирро тавассути ворид кардани маълумотҳои умумии SNP-и гаплотип-барчасп барои ҳар як блоки LD, ки дар модели омории мо тафтиш карда шудааст, ба инобат гирифтем. Мо инчунин ENCODE минтақаҳои рӯйхати сиёҳи харитасозии камбизоатро [28] аз ҳама гуна таҳлили минбаъда хориҷ кардем (13,726 тирезаҳои 500-bp). Муштарак транс аммо омилҳоро ба ҳисоб гирифтан мумкин нест, гарчанде ки хеле камтаранд [83], аммо маҷмӯи такрории калон, ки дар зер тавсиф шудааст, ба бозёфтҳои кашф дастгирии пурқувват илова мекунад.

Муносибати байни генотип ва синну сол мустақиман тавассути муқоисаи модели пурра санҷида шуд, аммо бо метилизатсияи ДНК ва синну сол, ки ба омилҳои мутақобила дохил карда шудааст ва модели пурра дар таҳлили ибтидоӣ бо дубора санҷиши таносуби эҳтимолият тавассути ANOVA барои ба даст овардани сатҳи аҳамият. Азбаски омезиши мустақими эффектҳои умумии генетикӣ ба таҳлили ибтидоии a-DMR бо буриши қатъии Бонферронӣ дохил карда шуда буд, пас мо ин натиҷаҳоро бо маҷмӯи a-DMR-и худ барои муайян кардани он a-DMR-ҳои боэътимод бо далелҳои эҳтимолии ҳамкорӣ пайваст кардем.

Навоварии таҳлили a-DMRs

Мо 14 тадқиқоти қаблиро [3–16] муайян кардем, ки оид ба тағирёбии метилизатсияи ДНК дар хун нисбат ба синну сол бо маълумоти мавҷуда барои муқоиса гузаронида шуда буданд ва ин натиҷаҳоро барои муқоиса ҷойгир карда, мавқеъҳои CG-ро дар координатҳои дурусти худ аз файлҳои эзоҳоти массиви Illumina ва табдил додани ҳама ки дар сохтмонҳои қаблӣ ба воситаи hC19/GRCh37 тавассути асбобҳои UCSC liftOver буданд [84]. Инҳо тавассути BEDtools (v.2.17.0) якҷоя ва муқоиса карда шуданд ва дар файли иловагии 7 дастрасанд.

EWAS дугоникҳои монозиготикии зидди ҳуҷайраҳои хун

EWAS-и ихтилофи MZ дар 54 ҷуфт MZ, ки дорои маълумоти дақиқи ҳуҷайраҳои сафед дар дохили ин маҷмӯаи метиломи ДНК анҷом дода шуд. Ин маълумотро Родерер ва дигарон тавлид кардаанд. [44] ва ҳисобҳоро барои CD4 + ёвари T, CD8 + цитотоксикии Т, ҳуҷайраи Т, ҳуҷайраи қотили табиӣ, CD34 + ҳуҷайраи бунёдии гематопоэтикии бисёрпотенциалӣ ва ҳуҷайраҳои В дар бар гирифт. Ихтилофи MZ дугоникҳо барои ҳар як аломати ҳуҷайраҳои хун ҳисоб карда шуд. Тирезаҳои метиломаи ДНК 500-bp барои таҳлил ≥90 % шахсони алоҳида бо арзишҳои сифриро талаб мекарданд. Боқимондаҳои модели регрессионии хаттии холҳои метилизатсияи RPM бо ислоҳи тамокукашӣ, миқдори лейкоситҳо, синну сол дар истихроҷи ДНК ва партия ба эътидол оварда шуданд (qqnorm) ва сипас аҳамияти фарқияти баланд ва паст тавассути санҷиши яктарафаи T муқоиса карда шуд.

Таҳлили ғанисозӣ

Тадқиқоти ибтидоии a-DMRs тавассути Epiexplorer анҷом дода шуд [85]. Ин имкон дод, ки ғанӣ гардонидани ҳолати хроматин (ChromHMM), тағироти гистон ва маълумоти иловагии ENCODE ва Харитаи роҳ пеш аз ҳама таҳқиқ карда шаванд. Муқоисаҳо бо ChromHMM дар нӯҳ бофта аз Encode Broad HMM (Gm12878 H1hesc Hepg2 Hmec Hsmm Huvec K562 Nhek Nhlf) ва сипас бо сегментатсияи якҷоя дар шаш бофта анҷом дода шуданд - Encode AwgSegmentation (Gm12878 Helas H1UCchesc2) Бархӯрд дар маълумоти генетикӣ ва функсионалӣ бо фармони BEDtools (v.2.17.0) intersectBed, дар муқоиса бо тирезаҳои LD блоки 500-bp, ки бо параметри –f 0,1 (ҳамдигарии мӯътадил) такрорнашаванда ҳисоб карда шуд. Минтақаҳои генетикӣ барои ғанисозӣ ҷазираҳои CpG, TFBSs аз ENCODE v3 (690 маҷмӯи додаҳо аз wgEncodeRegTfbsClusteredV3 [86]), DHS дар 125 намуди ҳуҷайраҳо аз таҳлили ENCODE [55] ва Vertebrate Multiz Alignment and Conservation (1010100000000) буданд.

10,1 м минтақаҳо), ҳама аз UCSC бор карда шудаанд [87]. Минтақаҳои тақвиятдиҳандаи FANTOM5 аз Андерсон ва дигарон буданд. [36] ва минтақаҳои 'Динамикӣ' аз Зиллер ва дигарон. [66].

Таҳлили минбаъдаи ғанисозии a-DMR бо асбоби ғанисозии минтақаҳои геномикӣ (GREAT v3.0.0) [88] таҳлили биномиалии минтақавӣ бо базавӣ анҷом дода шуд, аммо параметрҳои васеъшавӣ аз пешфарз кам карда шуданд (конститутсионӣ 5,0 кб болооб, 1,0 кб). поёноб ва то 100 кб макс тамдид, на 1 Мб). Доменҳои танзимшудаи танзимкунанда дохил карда шуданд ва ҳама минтақаҳои блоки LD ҳамчун маҷмӯи замина истифода шуданд.

Барои ғанисозии нақши TFBS, мо усули TRAP [37] ва костюми MEME (MEME-ChIP [38] ва TOMTOM (v4.10.2) [89]) -ро истифода бурдем. Файлҳои пайдарпаии 71 a-DMRs ҳамчун гурӯҳҳои ҷудошудаи гипометилизатсияшуда ва гиперметилизатсияшуда ворид карда шуданд. Дар TRAP онҳо бо сутунмӯҳраҳои JASPAR бо модели пасзаминаи таблиғгарони инсон муқоиса карда шуданд. MEME-Chip дар муқоиса бо маҷмӯи 1229 мотивҳои ДНК, ки аз 7 то 23 дарозӣ (дарозии миёна 13.8), аз пойгоҳи додаҳои Одам ва Муш (дар силико).

Таҳлили тасдиқ

Дар доираи a-DMRs, 116 зондҳои CpG аз Infinium Human Methylation450 BeadChip ҷойгиранд, ки аз QC гузаштаанд, тавре ки дар зер муфассал оварда шудааст. Инҳо холҳои метилизатсияи хун аз CpG аз 811 занони зан буданд, 89.1 % бо намунаҳои MeDIP. QC хориҷ кардани зондҳоеро дар бар мегирифт, ки ҳадди аққал дар як намуна ошкор карда нашудаанд ва шумораи беш аз 3 дар зиёда аз 5 % намунаҳо ва санҷишҳое, ки пайдарпаии 50 bp ба ҷойҳои сершумори геном мувофиқ карда шудааст. Таносуби навъи ҳуҷайраҳо барои ҳуҷайраҳои CD8+ T, CD4+ T, ҳуҷайраҳои B, ҳуҷайраҳои қотилони табиӣ, гранулоцитҳо ва моноцитҳо ҳисоб карда шуданд [43]. Ҳама маълумотҳо бо истифода аз нормализатсияи дохили массив, васеъшавии квантили бета омехта (BMIQ) [90] барои ислоҳи ғарази навъи зонд ба эътидол оварда шуданд. Санҷиш бо истифода аз модели хатҳои эффектҳои омехтаи хаттӣ, ки дар арзишҳои стандартии бета барои як санҷиш (N (0,1)) бо синну сол, генотип ҳамчун ҳисоби аллелӣ, ҳолати тамокукашӣ, чӯбча, мавқеъ дар гиреҳ, гранулоцитҳо, моноцитҳо ва ҳуҷайраҳои CD8+ T насб карда шудаанд ҳамчун таъсири собит, инчунин оила ва zygosity ҳамчун таъсири тасодуфӣ. Барои арзёбӣ кардани аҳамият, ANOVA барои муқоисаи ин модел бо модели нули бидуни синну сол истифода мешуд.

Таҳлили такрорӣ

Мо барои маҷмӯи такрории худ маълумоти иловагии 2084 MeDIP-seq хуни перифериро, ки аз TwinsUK дастрас аст, истифода бурдем. Ҳеҷ яке аз ин афрод дар маҷмӯаи кашф ҳузур надоштанд ва аз ин маҷмӯа бо ягон тарзи интихобӣ фарқ намекунанд. Ин намунаҳо дар доираи синну соли 16-82.2 сол (синну соли миёна, 51.00 солаи миёна, 53.40 солҳо std. Dev. 14.91), 87.04 % занона буданд ва 1897 намуна аз 1710 шахсони алоҳида (582 ҷуфт, 546 танҳоӣ) ва 187 намуна аз 159 шахсони DZ (46 ҷуфт, 67 танҳо), бо 215 дорои маълумот аз нуқтаи вақти & gt1. Таҳлил ҳамчун маҷмӯи кашф бо истифода аз модели якхелаи хаттии омехтаи омехта, барои метилизатсияи муқарраршудаи ДНК (тирезаҳои 500 bp) бо синну сол дар ҷамъоварии ДНК гузаронида шуд, аммо ин намунаҳо маълумоти генотип, тамокукашӣ ё лейкоцитҳоро надоштанд ва аз ин рӯ танҳо иловаи иловагиро дар бар мегирифтанд. fixed effect of batch and random effects of zygosity and family.

Tissue-specific investigation

The DHS from 125 cell type experiments from ENCODE analysis [55] were used for tissue-specific analysis of the a-DMRs. This dataset includes 22 blood tissue related samples. Broad disease classes were taken from Maurano et al. [60].


Enhancer and Promoter Atlases

Ashley P. Taylor
Mar 26, 2014

NHGRI Researchers at Japan&rsquos RIKEN institute, in collaboration with scientists worldwide, have produced two atlases of genetic regulatory elements throughout the human genome, as reported in a pair of papers published today (March 26) in Табиат. The first paper presents an atlas of transcription start sites, where RNA polymerase begins to transcribe DNA into RNA the second maps active enhancers, non-promoter stretches of DNA that upregulate the transcription of certain genes. Sixteen additional papers related to this work&mdashresults from the fifth edition of the Functional Annotation of the Mammalian Genome (FANTOM) project&mdashare also today being published in other journals, including Хун ва BMC Genomics.

&ldquoBoth papers are very significant,&rdquo said biochemist Wei Wang from the University of California, San Diego, who was not involved in the work. &ldquoThis will be a very valuable resource for the community.&rdquo

&ldquoWe made an encyclopedia of the definition of the normal cell.

“This is a very broad survey of transcriptional activity in diverse cell types, [making it] a very valuable resource, and currently, quite unique,” said Zhiping Weng from the University of Massachusetts Medical School, who was not involved in the work. Weng noted that the only comparable resource is the Genotype-Tissue Expression Program (GTEX), which when compared with FANTOM, is “not nearly as comprehensive at this point,” she said. “Right now, this is the most comprehensive, extensive collection of transcription data available, especially in primary cell types. I find that to be very significant. I think a lot of people are going to find the data to be highly useful.”

FANTOM is one of several projects that aim to annotate the human genome and to determine how the expression of its genes can produce a variety of cell types. Members of the Encyclopedia of DNA Elements (ENCODE) project, in which some RIKEN researchers took part, used chromatin immunoprecipitation analyses and mapped DNase hypersensitive sites, among other things, to determine where transcription factors bind DNA and where chromatin is “open,” and therefore vulnerable to cleavage by DNAse. The ENCODE team used many cell lines and examined only a few cell types, whereas the FANTOM group studied myriad primary cell and tissue types, as well as cell lines.

“I see FANTOM and ENCODE being very complementary, because FANTOM mainly generates transcription data, and ENCODE generates a much wider diversity, much more types of data. But FANTOM has a huge representation in the cell type dimension, while ENCODE is primarily focused on cell lines and only a few types of primary cells and tissue types,” said Weng, who was part of ENCODE. “You can imagine two very big projects—they are very extensive in different dimensions.”

To create these atlases, the FANTOM researchers used cap analysis of gene expression (CAGE) to sequence the beginnings of RNA transcripts. By mapping CAGE tags onto the human genome, the RIKEN-led team identified the promoter regions upstream of the transcription start sites. The researchers used CAGE to identify promoters in human primary cells, as well as in tissue samples and immortalized cell lines. They found that many genes have multiple transcription start sites and that transcription begins at different locations in different cell types.

Using CAGE, the team also identified the RNA sequences transcribed from enhancers. Other groups had previously shown that some enhancers are transcribed bidirectionally—from the center, outward in both directions, and from both DNA strands. The FANTOM team found evidence to suggest that bidirectional transcripts are signatures of active enhancers. About 75 percent of the enhancers detected by CAGE drove expression of a reporter gene in HeLa cells, a larger percentage than the untranscribed enhancers previously identified through ENCODE.

Wang said he was most interested in the enhancer atlas. “This was the very first time people have done this enhancer RNA [analysis] on such a large scale,” he said.

“Over so many cell types, this number [of active enhancers] is kind of at the low end,” Wang noted, “particularly if you compare with ENCODE and other annotations. . . . I think the reason is related to the low abundance of eRNAs [enhancer RNAs].”

Other groups had also found that enhancers produce RNA in low amounts. “My only concern is they probably missed a lot of active enhancers,” said Wang. “My understanding is they have both [a] high true-positive rate and also false-negative rate. So whatever they identified, I believe those are real, active enhancers, but they may also miss many active enhancers because [of] this low abundance of enhancer RNA.”

In the future, Hayashizaki said, knowledge of the enhancer and promoter usages that define different cell types raises the possibility of turning one cell type into another. It could also aid in predicting whether or not a particular cancer is going to metastasize, he added.

The FANTOM Consortium and the RIKEN PMI [Preventative Medicine and Diagnosis Innovation Program] and CLST [Center For Life Science Technologies] (DGT [Division of Genomic Technologies]), “A promoter-level mammalian expression atlas,” Табиат, doi:10.1038/nature13182, 2014.

R. Andersson, et al., “An atlas of active enhancers across human cell types and tissues,” Табиат, doi:10.1038/nature12787, 2014.


Vision and Impact

This challenge should synthesise our understanding of conserved patterns of ecDNA genomic organisation and drive discoveries into their regulation, evolution and re-integration. This could provide new therapeutic targets to maintain genome stability in cancer.

A multidisciplinary team will be required to address this challenge, which could coalesce the fields of cellular and evolutionary biology, cancer genomics, drug discovery and development, and computational modelling to understand how ecDNA structures form and how they could be limited.

Knowledge gained from this challenge could provide tractable therapeutic approaches to undruggable oncogenes (e.g. MYC), limit the over-expression of multiple oncogenes simultaneously and prevent the rapid acquisition of drug resistance through metabolic enzyme overexpression.


Locking Down the Big Bang of Immune Cells

Intricate human physiological features such as the immune system require exquisite formation and timing to develop properly. Genetic elements must be activated at just the right moment, across vast distances of genomic space.

“Promoter” areas, locations where genes begin to be expressed, must be paired precisely with “enhancer” clusters, where cells mature to a targeted function. Faraway promoters must be brought in proximity with their enhancer counterparts, but how do they come together? When these elements are not in sync, diseases such as leukemia and lymphoma can result. How does this work?

Biologists at the University of California San Diego believe they have the answer.

Schematic diagram showing how a subset of immune cells, named DN2a T cells, mature into DN2b T cells. The maturation of this step is among the earliest in immune cell development and is controlled by the forgotten DNA strands that allow the genome to change its architecture to induce the “Big Bang” of T cell development. In the absence of the “forgotten strands” DN2a cells fail to mature and ultimately after accumulating additional mutations become malignant T cells also named leukemias or lymphomas.

Calling it the “big bang” of immune cell development, the researchers made their discovery within previously overlooked stretches of DNA located between genes. The results, published in the September 21 edition of the journal Cell, were led by Takeshi Isoda in Cornelis Murre’s laboratory in UC San Diego’s Division of Biological Sciences.

Through genomic studies and genetic experiments in mice, the scientists found that the ignored areas, known as “non-coding” DNA, activate a change in the 3D structure of DNA that brings promoters and enhancers together with stunning accuracy. Murre describes the mechanism as somewhat like a stiff wire—with enhancers and promoters on either end—that’s bended together into a loop and anchored in place. Enhancers and promoters, once distantly separated, are now repositioned in close proximity to initiate the development of immune system building blocks known as T cells.

“Nature is so clever. We think of the genome as an unstructured strand but in fact what we are seeing is a highly structured and meaningful design,” said Murre. “The process of architecture remodeling we’ve described allows the enhancer and promoter to find each other in 3D space at precisely the right time. The beauty is that it’s all very carefully orchestrated. We have seen one example but there are likely many others all occurring at the same time when cells are moving along the developmental pathway–that’s kind of amazing.”

While Murre and his colleagues concentrated on T cells, they believe this mechanism may be unfolding throughout the animal and plant kingdoms.

When the mechanism fails, T cell development falters and diseases such as lymphoma and leukemia result. Murre says the results show how the forgotten strands of DNA suppress the development of leukemia and lymphoma.

“The implications of these results are not only how normal T cells develop, but that tumor suppression is regulated through this mechanism, at least in part,” said Murre. “Ultimately we may be able to fix mutations associated with disease and these forgotten strands of DNA.”

Coauthors of the paper in include Amanda Moore, Zhaoren He, Vivek Chandra, Masatoshi Aida, Matthew Denholtz, Jan Piet van Hamburg, Kathleen Fisch, Aaron Chang, Shawn Fahl and David Wiest.

The research was supported by the CCBB (Center for Computational Biology and Bioinformatics (UL1TRR001442), the California Institute for Regenerative Medicine (RB5-07025), the National Institutes of Health (AI02853, AI00880 and AI09599) and the Uehara Memorial Foundation. 

UC San Diego 9500 Gilman Dr. La Jolla, CA 92093 (858) 534-2230
Copyright © 2021 Regents of the University of California. Ҳамаи ҳуқуқ маҳфуз аст.


Видеоро тамошо кунед: Ба хотири фарзандонам гадоӣ мекунам! (Январ 2022).