• 首页
  • 视频中心
  • 工程案例
  • 视频中心

    黄路生院士团队构建多时空多维度家猪启动子及增强子全基因组图谱

    发布日期:2022-07-30 09:11    点击次数:137

    近日,Science China Life Sciences在线发表江西农业大学猪遗传改良与养殖技术国家重点实验室黄路生院士团队题为“Mapping and analysis of a spatiotemporal H3K27ac and gene expression spectrum in pigs”的研究论文,主要利用H3K27ac ChIP-seq和RNA-seq等多组学技术系统地研究了来自不同发育胚层的多种组织(脑、肝、心脏、肌肉和小肠)、不同发育阶段(胚胎期75日龄和成年期150日龄)、不同品种(中国猪种巴马香和商业猪种大白)、不同性别(雌性和雄性)活性增强子和启动子及其靶基因的功能及时空分布,揭示了动态活性调控元件在机体内发挥重要的生物学功能。该研究共鉴定出101,290个H3K27ac顺式调控元件,包括18,521个启动子和82,769个增强子,极大地丰富了国际猪基因组非编码区调控元件数据库。

    图1 利用H3K27ac ChIP-Seq及RNA-Seq构建猪活性启动子和增强子调控元件图谱

    通过整合两种组学(ChIP-Seq与RNA-Seq)数据,参考在人类基因组中安全港(Genome Safe Harbor)的筛选标准,以已知的两个猪基因组安全港位点(ROSA26和H11)为基准, 休闲女装鉴定到了110个在所有组织和发育阶段都稳定表达的候选safe harbours,表明这些safe harbours区域可能是外源基因插入的安全港位点,可为基因编辑领域提供重要参考信息。

    通过整合商业品种大白猪4个成年个体肌肉组织的DNA甲基化数据,该研究在性别差异的分析中,发现XIST基因启动子区域中的H3K27ac 和 DNA 甲基化可能与 X 染色体失活有关,推测在男性中,由于XIST基因启动子区域的完全甲基化与去乙酰化导致了该基因的沉默,而在女性中失活的X染色体上,XIST基因启动子区域DNA甲基化水平下降并伴随H3K27ac的增加,进而促使XIST基因的转录,启动X染色体失活的下游通路。

    图2 鉴定与 X 染色体失活有关的H3K27ac调控元件

    鉴定复杂性状相关基因的调控元件是理解数量性状变异遗传调控机制的关键。该研究发现在复杂性状相关基因以及突变位点的基因组区域中存在相应的调控元件,比如分别与肉质(pH level and water holding capacity)、高脂血症、肌肉生长相关的PHKG1、LDLR和MSTN三个基因附近都存在于相应基因表达相关的H3K27ac调控元件。进一步分析发现,在胚胎肝脏和肌肉组织中高活性的候选增强子落在与肌肉发育相关的IGF2基因一号内含子上,并且该增强子区域包含了一个已知的因果突变(Chr2:1483817)。由此可见,该研究的数据对于猪复杂性状因果基因和突变的鉴定以及背后遗传调控机制的解析有重要帮助。

    图3 IGF2个例的展示

    最后,为将数据及结果更好的可视化,该研究还开发了网络浏览平台(链接),便于同行直接搜寻复杂性状相关区域候选基因表达模式和调控元件活性。

    江西农业大学猪遗传改良与养殖技术国家重点实验室黄路生院士、杨斌副研究员为文章的共同通讯作者,朱亚玲博士、周志敏博士、黄涛博士和张震博士为文章的共同第一作者。

    了解详情请读原文▼