研究人員首次開發(fā)了涵蓋39種人類細胞類型的全面的等位基因特異性DNA甲基化圖譜，揭示了復雜的表觀遺傳調控景觀。該研究識別了超過3.4萬個基因組區(qū)域，這些區(qū)域顯示出基因組兩個拷貝的明顯ON/OFF甲基化模式，即等位基因特異性甲基化。  

研究人員識別了細胞類型特異性的模式，為表觀遺傳修飾如何影響基因表達提供了寶貴的見解，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^察到的獨特遺傳模式。  

通過分析代表廣泛健康人類細胞類型的排序樣本，并利用先進的機器學習算法和遺傳信息來解析兩個親本DNA拷貝的甲基化模式，研究團隊精確識別了數百個“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)育早期設定，普遍認為它在所有細胞類型中終生維持。然而，我們的圖譜不僅確認了大多數已知的印記區(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和哈達薩醫(yī)學中心計算機科學與工程學院的Tommy Kaplan博士解釋說，“這些發(fā)現為研究親本甲基化如何影響基因調控以及某些疾病的發(fā)展開辟了新的途徑?！?nbsp; 

利用機器學習算法和深度全基因組亞硫酸鹽測序對新鮮分離和純化的細胞群體進行研究，該研究揭示了一個詳細的遺傳和表觀遺傳調控景觀，可能會重塑我們對基因表達和疾病的理解。  

研究的重點之一是成功識別兩個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）。  

研究團隊識別了32.5萬個基因組區(qū)域——大約占基因組的6%和11%的CpG位點——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3.4萬個區(qū)域中，遺傳變異（SNPs）與甲基化模式相關，確認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個具有親本等位基因特異性甲基化的區(qū)域，包括數百個以前未知的印記區(qū)域。他們還發(fā)現，序列依賴性和親本等位基因特異性甲基化經常在特定組織或細胞類型中是獨特的，揭示了人體表觀遺傳調控中以前未被充分認識的多樣性。  

CHD7基因的組織特異性、母本等位基因特異性甲基化的驗證表明，CHARGE綜合征遺傳中的父本偏向可能存在潛在機制。  

“在CHD7中觀察到的組織特異性印記的發(fā)現，突出了表觀遺傳調控的動態(tài)本質。”耶路撒冷希伯來大學和哈達薩醫(yī)學中心醫(yī)學系的Yuval Dor博士指出，“這可能對理解一些常染色體顯性疾病的機制以及開發(fā)創(chuàng)新診斷工具具有重要意義。”  

該圖譜是科學界的一個寶貴資源，為等位基因特異性甲基化的進一步計算和分子分析提供了一個平臺。其見解可能導致診斷印記相關疾病的新策略，并探索基于組織特異性表觀遺傳特征的治療干預措施。  

通過整合來自廣泛組織和細胞類型的DNA甲基化和基因表達數據，該圖譜不僅加深了我們對基因調控機制的理解，還為未來研究遺傳學和表觀遺傳學在疾病發(fā)展和進展中的相互作用提供了一個關鍵資源。  （子科生物報道）