北大生命科学学院李程研讨组宣布猜测和可视化
来源:航母网 发表于2019-07-19 15:47:19 编辑:黄子韬
摘要: 近来,北大生命科学学院李程研讨组宣布猜测和可视化反常染色体三维结构与致病基因联系的数据库网站。相关研讨成果在Scientific Reports期刊宣布。 染色体

近来,北大生命科学学院李程研讨组宣布猜测和可视化反常染色体三维结构与致病基因联系的数据库网站。相关研讨成果在Scientific Reports期刊宣布。

染色体重排(Chromosomal Rearrangement,简称CR)是一种染色体结构变异,由于DNA双链断裂后的非同源重组导致。在许多肿瘤和非肿瘤的人类疾病中,染色体重排能够经过影响基因的结构或表达而致病。

染色质在细胞核中折叠成高度杂乱的三维结构,并且在细胞分解增殖等过程中被动态调控。染色质构象捕获技能如5C、Hi-C和ChIA-PET能够捕捉基因组规模的高分辨率染色质相互作用,协助人们更好地了解三维基因组和生物功用之间的联系。例如,染色质构成的环状结构能够使基因的启动子和相距较远的增强子之间相互作用而影响基因表达。哺乳动物细胞的基因组被发现安排成约1Mb拓扑结构域(Topologically Associated Domains,TADs),作为基因仿制和转录的功用单位(Dixon,J.R.,Nature,2019)。

CR事情可经过改动基因和蛋白质的结构导致相关疾病的发作。此外,它们也能够经过改动染色体三维结构和基因表达而导致疾病。当CRs改动了染色体的一维结构时,也有或许改动染色体的三维结构。如图1a所示,当CRs发作时,TAD发作了改动,增强子的调控出现反常,TAD内基因的表达量也会随之改动。最新的研讨成果表明,染色体三维结构的改动是CR引发手指变形疾病的重要原因之一(Lupianez,D.G.,Cell,2019)。图1b是三种CR事情引起疾病的形式图,这些CRs经过损坏染色体的三维结构导致致病基因的反常表达。

在这项研讨中,李程研讨组整合公共Hi-C数据和ChIP-seq数据,建立了计算模型定量点评一个和疾病相关的CR对三维结构影响的程度(图1c),挑选潜在的由于三维结构改动而致病的CR。该算法能够发现已有试验验证的和疾病相关的CR(多指疾病)。研讨组证明了算法的有效性,从而还猜测发现智力缺点(intellectual disability)相关的一个CR或许是由于改动三维染色体结构而导致的疾病。研讨组还开发了数据库网站(3Disease Browser,图2)集成和可视化疾病相关的染色体重排事情和附近的染色体三维结构。

(图1)CR引起染色体结构变异的模型。a图:CR引起染色体TAD改动的形式图。在Hi-C相互作用热图中,每个赤色的三角代表一个TAD。b图:三种CR经过改动染色体三维结构而改动基因表达从而导致疾病的形式图。c图:用于猜测由于三维基因组改动而致病的算法形式图。

(图2)3Disease浏览器。a图:以IHH基由于关键词进行查找的网站页面截图。查找信息能够是CR ID、疾病称号或基因名。b图是网站的功用模块规划。c图是对查找成果的TAD和三维结构的可视化。

该研讨于2019年10月13日以标题“3Disease Browser: A Web server for integrating 3D genome and disease-associated chromosome rearrangement data”在Scientific Reports期刊宣布。北京大学前沿交叉学科研讨院博士生李瑞风(CLS 2019级)和清华大学生命科学学院博士生刘一方(PTN 2019级)为该论文一起榜首作者,北京大学生命科学学院博士后李亭亭参加了部分作业。北京大学生命科学学院李程研讨员为该论文的通讯作者。该研讨由北大-清华生命科学联合中心赞助。

修改:山石

 

北大生命科学学院李程研讨组宣布猜测和可视化反常染色体三维结构与致病基因联系的数据库网站

 

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