Cell：人類胚胎干細胞表觀遺傳組路線圖繪制完成
來源：生物360
日前，一支國際小組完成了由美國國立衛生研究院（NIH）主持的表觀遺傳組路線圖項目，并對調控人類早期發育的基因的表達機制進行了全面分析。
此外，他們發現了可能在胚胎遺傳和癌癥遺傳方面發揮重要作用的新的遺傳現象。公布的數據包括了超過四年的實驗分析，這將極大的幫助生物醫學幾乎每個子領域的研究工作。
當一個卵子被受精以后，它會分裂多次，從一個細胞長成一個人體。在發育的胚胎中，每一代功能不同的細胞又會接著通過表達一部分特定的基因并抑制另一部分基因來實現分化。
研究人員表示，通過利用大型的基因組技術，我們能夠探索在胚胎細胞及其子代細胞選擇命運（即它們將產生哪部分的身體組織）的時候，基因組中基因的表達是如何被開啟和關閉的。
一個細胞可以通過DNA甲基化（一個甲基添加到胞嘧啶上）來調節他們的基因。另外，大量的化學修飾也會加到細胞核內DNA包裹的組蛋白上來調控基因表達，其 中一種基因沉默的方式是“H3K27me3”，即3個甲基特異性的添加到組蛋白H3上。研究人員解釋道，人們通常不會想到，從它們的功能來看，這兩個“表 觀”的修飾是非常不同的。
目前的研究將結束這一觀念。研究人員發現，在分析整個基因組的這些修飾，即表觀遺傳組時，調節早期胚胎發育的主控基因往往由組蛋白甲基化H3K27me3關閉。同時，細胞分化的最后階段主要由DNA甲基化來精心安排，使細胞變得越來越專注于特定的功能。
研究人員表示，組蛋白甲基化是相對容易扭轉的，但是DNA甲基化的扭轉則是一個很復雜的過程，它需要更多的資源，并且更可能導致潛在的有害突變。因此可能需 要從發育過程的多個點利用組蛋白甲基化來沉默主控基因，而DNA甲基化主要是在稍后的階段被用來關閉基因，這時細胞已經具有了特定的功能，可能不再需要那 些基因。
研究人員還發現，人類基因組中有超過1200個大型的區域在發育過程中始終沒有DNA甲基化的存在。事實證明， 被認為是發育主控因子的許多基因都位于這些區域，研究人員稱它們為DNA甲基化谷（DNA methylation valleys， DMVs）。另外，該小組還發現DMVs在結腸癌細胞中是異常甲基化的。我們知道，異常的DNA甲基化在多種癌癥中均發揮重要作用，這些結果暗示，細胞 DNA甲基化機制本身的改變可能是腫瘤發展的主要步驟。
此外，研究人員還總結了DNA序列的調控元件——增強子，他們確定了10300多個可能的增強子，并在六種細胞類型中明確了它們的激活和沉默情況。
未來幾年，研究人員極有可能將繼續篩選該研究中獲得的數據，進一步調查表觀遺傳現象與多種細胞功能和疾病的關系。
研究人員表示，這些數據將對科學界理解人類早期發展非常有用。這項研究的主要貢獻在于為生物醫學研究建立了一個主要的信息資源，許多復雜疾病的根源其實早就存在于人類早期發育的過程中了。
原文檢索：
Wei Xie, Matthew D. Schultz, James A. Thomson, Joseph R. Ecker, Bing Ren et al. Epigenomic Analysis of Multilineage Differentiation of Human Embryonic Stem Cells. Cell, 09 May 2013; DOI: 10.1016/j.cell.2013.04.022
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