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北京生科院在胚胎發育過程中新生突變的調控作用研究取得重要進展
發表日期: 2017-10-18 來源: 科研教育處
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  20171010日,國際著名學術期刊Nucleic Acids Research发表了中國科學院北京生命科学研究院孙中生团队题为 “EpiDenovo: a platform for linking regulatory de novo mutations to developmental epigenetics and diseases” 的最新研究成果。該研究通過整合分析多組學數據對283,888個新生突變(DNMs)進行了全面的功能注釋,並首次對非編碼區的新生突變進行了調控注釋,發現33.87%的新生突變對胚胎發育過程具有潛在的調控作用 

  新生突變是指父母的生殖細胞或受精卵在分裂過程中發生並傳遞給下一代的突變,主要表現爲單核苷酸突變、小的插入缺失、拷貝數變異和結構變異。子代中,這種新生突變數量的增加已被證明與智力障礙、自閉症和精神分裂等神經發育疾病和罕見病的發生相關。但是絕大多數新生突變發生在非編碼區而不會引起蛋白結構的改變,因此這些突變如何影響生物表型尚不清楚。胚胎發育是一個受到嚴格調控的過程,此過程中任一環節受到幹擾都會影響胚胎的正常發育,進而引發疾病。因此,闡明配子發生過程或胚胎發育早期發生的新生突變與胚胎發育的調控關系不僅有助于理解發育相關疾病(包括神經精神疾病和先天性心髒病)的發生和發展,而且有助于揭示非編碼區新生突變的生物學意義。然而,目前絕大部分的生物信息工具只能對編碼區的突變進行功能預測。基于此,孫中生團隊收集和分析了不同胚胎發育時期的875個轉錄組和540个表观基因组数据,并建立了调控网络和统计学模型來研究新生突变在胚胎发育过程中的调控作用。通过研究发现某些基因簇附近發生了大量的非编码新生突变,而且这些新生突变位于易接近的、松散的染色质区域,并且在空间上能够通过染色质互作調控目標基因的表達。該研究通過收集和整合胚胎發育過程中的ChIP-seqATAC-seqDNase-seqHi-C各種調控數據,開發了一個方便用戶挖掘相關致病基因信息的功能注釋平台—EpiDenovohttp://www.epidenovo.biols.ac.cn/用戶通過EpiDenovo能夠直接查看全基因範圍的調控信號,爲研究胚胎發育的調控機制、神經精神疾病的發病機制提供了極大的便利。 

  此研究爲揭示新生突變在發育疾病中的作用和對發育疾病的精准分子診斷提供了嶄新的研究視角和研究方法。該項工作博士研究生毛鳳彪在北京生命科學研究院孫中生研究員、滕花景博士和美國密歇根大學安娜堡分校窦亞麗教授的共同指導下完成的,此項研究得到了國家重點研發計劃項目的資助 

      論文鏈接

EpiDenovo平台構建及結果展示 

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