图1。识别KCNQ1基因座中预测的调节元件。a)UCSC基因组浏览器视图描述了第一个内含子使用情况不同的KCNQ1的两个同工型,而KCNQ1OT1则是该位点中长的非编码RNA。同工型下方的轨道表示来自GWA的QT间隔相关的SNP,其位置在所有轨道中都延伸到灰色条上。出现的轨道描绘了基于心脏特异性数据集的预测调节元件,最低的三个轨道描绘了组蛋白公开可用的芯片seq实验的测序读取,标志着来自两个人类左心室的H3K27AC,并留下ATRIA ATRIA ATAC-SEQ-SEQ-seq实验。b)小鼠中KCNQ1基因座的UCSC基因组浏览器视图,其先前表征的远景增强子在KCNQ1的内含子1中。较低的两个曲目描绘了从胚胎第15天公开可用的小鼠心脏和前脑的ATAC-SEQ数据集的测序读数。
缩写:乙酰辅酶 A,乙酰辅酶 A;ASCVD,动脉粥样硬化性心血管疾病;ATM,脂肪组织巨噬细胞;BCG,卡介苗;CRP,高敏 C 反应蛋白;DAMP,损伤相关分子模式;FH,富马酸水合酶;H3K27ac,组蛋白 3 赖氨酸 27 乙酰化;H3K4me1,组蛋白 3 赖氨酸 4 单甲基化;H3K4me3,组蛋白 3 赖氨酸 4 三甲基化;HIF1 α,缺氧诱导因子 1 α;HITI,高血糖诱导的训练免疫;IL-1 β,白细胞介素 1 β;IL-6,白细胞介素 6;Ldlr,低密度脂蛋白受体; Lp(a),脂蛋白(a);LPS,脂多糖;LXRs,肝脏X受体;mTOR,雷帕霉素的机制靶点;NK,自然杀伤细胞;oxLDL,氧化LDL;OxPLs,氧化磷脂;PAMPs,病原体相关分子模式;PBMCs,外周血单核细胞;PRRs,模式识别受体;SAT,皮下脂肪组织;TCA,三羧酸循环;TIH,短暂性间歇性高血糖症;TLR,Toll样受体;TNF-α,肿瘤坏死因子α;VAT,内脏脂肪组织;WD,西方饮食。
转录增强子能够对后生动物的基因表达进行精确的时空控制。组蛋白 H3 赖氨酸 4 (H3K4me1) 的单甲基化富集是转录增强子的主要染色质特征。赖氨酸 (K) 特异性脱甲基酶 1A (KDM1A,也称为 LSD1) 是一种 H3K4me2/me1 脱甲基酶,可在小鼠胚胎干细胞 (mESC) 分化过程中使干细胞增强子失活。然而,其在未分化 mESC 中的作用仍不清楚。在这里,我们表明 KDM1A 在未分化和谱系定向细胞中都积极维持最佳增强子状态。KDM1A 占据了未分化 mESC 中的大部分增强子。增强子处的 KDM1A 水平与其底物 H3K4me2、H3K27ac 和增强子处的转录呈现明显的正相关性。在缺乏 Kdm1a 的 mESC 中,这些增强子中的大部分获得了额外的 H3K4 甲基化,同时伴有 H3K27 乙酰化增加以及增强子 RNA (eRNA) 和靶基因表达增加。在有丝分裂后的神经元中,KDM1A 的缺失会导致神经元活动依赖性增强子和基因的过早激活。总之,这些结果表明 KDM1A 是一种多功能的增强子调节器,并充当变阻器,通过平衡增强子处的 H3K4 甲基化来维持最佳增强子活性。
体外研究表明,神经发育障碍基因髓鞘转录因子 1 样 (MYT1L) 在成纤维细胞向神经元直接分化过程中抑制非神经元谱系基因。然而,MYT1L 在成年哺乳动物大脑中的分子和细胞功能尚未完全确定。在这里,我们发现 MYT1L 的缺失会导致深层 (DL) 基因表达上调,这对应于成年小鼠皮质中 DL/UL 神经元的比率增加。为了确定潜在的机制,我们进行了靶向切割和使用核酸酶释放 (CUT&RUN) 以绘制 MYT1L 结合靶标和 MYT1L 缺失后小鼠发育皮质和成人前额叶皮质 (PFC) 中的表观遗传变化。我们发现 MYT1L 主要与开放染色质结合,但启动子和增强子之间具有不同的转录因子共占。同样,多组学数据集整合表明,在启动子处,MYT1L 的缺失不会改变染色质的可及性,但会增加 H3K4me3 和 H3K27ac,从而激活一组早期神经元发育基因以及 Bcl11b(DL 神经元发育的关键调节因子)。同时,我们发现 MYT1L 通常通过关闭染色质结构和促进活性组蛋白标记的去除来抑制与神经元迁移和神经元投射发育相关的神经源性增强子的活性。此外,我们还表明 MYT1L 在体内与 HDAC2 和转录抑制因子 SIN3B 相互作用,这为抑制组蛋白乙酰化和基因表达提供了潜在机制。总体而言,我们的研究结果提供了 MYT1L 体内结合的全面图谱,并提供了有关 MYT1L 缺失如何导致成年小鼠大脑中早期神经元发育程序异常激活的机制见解。
马遗传学和基因组学研究界有着长期的协同合作历史,致力于开发工具和资源来推动马生物学的发展。从 1995 年由 Dorothy Russell Havemeyer 基金会支持举办的第一届国际马基因图谱研讨会 ( Bailey, 2010 ) 开始,研究人员合作构建了全面的马连锁图谱 ( Guérin 等人, 1999, 2003; Penedo 等人, 2005; Swinburne 等人, 2006 )、辐射杂交和比较图谱 ( Caetano 等人, 1999; Chowdhary 等人, 2002 )、物理标记和 BAC 重叠群图谱 ( Raudsepp 等人, 2004, 2008; Leeb 等人, 2006 )、马的参考基因组 ( Wade 等人, 2009; Kalbfleisch 等人, 2018 ) 和基因分型阵列,以经济地绘制和研究马感兴趣的性状主人和饲养者(McCue 等人,2012 年;McCoy 和 McCue,2014 年;Schaefer 等人,2017 年)。为了延续基于社区的进步的传统,作为国际动物基因组功能注释 (FAANG) 联盟的一部分,一项新的集体努力于 2015 年启动,旨在对马的 DNA 元素进行功能注释(Andersson 等人,2015 年;Tuggle 等人,2016 年;Burns 等人,2018 年)。让人想起人类和小鼠的 ENCODE 项目(Dunham 等人,2012 年),FAANG 联盟的最终目标是注释家养动物物种基因组中的主要功能元素(Andersson 等人,2015 年)。具体来说,该联盟选择了四种组蛋白修饰来表征增强子(H3K4me1)、启动子和转录起始位点(H3K4me3)、具有活性调控元件的开放染色质(H3K27ac)和具有无法接近或受抑制的调控元件的兼性异染色质(H3K27me3)的基因组位置(Andersson 等人,2015;Giuuffra 和 Tuggle,2019)。最初的马 FAANG 努力通过对四个目标组蛋白标记进行染色质免疫沉淀测序(ChIP-Seq),在八个优先关注的组织(TOI)中确定了假定的调控区域(Kingsley 等人,2020)。在该研究中,整个马基因组中表征了超过一百万个假定的调控位点。马生物库中储存了 80 多种组织、细胞系和体液(Burns 等人,2018 年),因此有更多机会扩大注释工作的范围。为了充分利用生物库的优势,合作赞助
