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最近，研究人员通过表观遗传学强强组合——“ ATAC-Me”技术，揭示了细胞定向分化的基因调控难题。 细胞定向分化的基因调控难题与先前Emily Hodges（美国田纳西州范德比尔特大学医学院）进行的研究有关，该研究证明了多能干细胞基因增强子上的高染色质可及性与DNA甲基化同时发生。然而，在体细胞中，这些位点似乎可以通过活性增强子的DNA甲基化丢失和抑制增强子（与二价染色质结构域相似）的染色质可及性丢失来建立或稳定细胞特征。 要确认这一假说，就需要能够在全基因组范围内以高分辨率测量染色质上下游的时空关系，这绝非易事。所幸，来自Hodges实验室的研究人员设计出“ ATAC-Me”方案，通过转座子辅助的方式（ATAC），将自然染色质中的染色质可及性片段富集下来，随后通过亚硫酸氢盐处理并深度测序（BS-seq），以阐明染色质上下游的时空关系。 随后通过以单核细胞诱导分化为巨噬细胞为研究模型，以了解DNA甲基化在增强子上的作用： 通过建立单核细胞向巨噬细胞分化过程中数千个髓样增强子的持续超甲基化文库，ATAC-Me分析也证实了之前的发现，单核细胞向巨噬细胞分化过程中DNA表现出很高的染色质的可及性 。 这些发现也证实了增强子区域上的二价表观遗传状态，这可能代表了增强子连续激活过程的中间状态。 在单核细胞向巨噬细胞分化的早期，染色质可及性改变与邻近基因的转录反应相关。 髓样增强子的染色质可及性迅速增加，然后在24小时左右达到平稳状态 。 然而，DNA甲基化状态无法通过染色质可及性或基因表达来追踪 。 总体而言，这些发现暗示增强子上的DNA甲基化本身不会影响基因转录或转录因子的结合，并且仅其本身对细胞定向分化影响很小 。 即使在后来，作者也只能观察到DNA甲基化水平降低程度很小 。 这些数据显示了DNA甲基化去除在基因调控元件上的辅助作用 。 总体而言，这篇文章的关键点是，染色质可及性、DNA甲基化和基因表达之间存在着明显的增强子特异性“丢失”。当然，作者还强调了ATAC-Me在深入解决表观遗传问题中的价值，以及可以更好的帮助我们理解DNA甲基化在基因调控中的作用。 参考文献：Barnett KR, Decato BE, Scott TJ, et al. ATAC-Me Captures Prolonged DNA Methylation of Dynamic Chromatin Accessibility Loci during Cell Fate Transitions [published online ahead of print, 2020 Jan 17]. Mol Cell. 2020;S1097-2765(20)30004-6. doi:10.1016/j.molcel.2020.01.004 原文解读 |
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