《斑馬魚胚胎髮育早期開放染色質區域建立的機制和作用》是依託同濟大學，由劉桂芬擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：斑馬魚胚胎髮育早期開放染色質區域建立的機制和作用
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉桂芬
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
母型-合子型轉換是胚胎髮育中最重要的過程，研究表明在此過程中核小體定位、組蛋白修飾等表觀遺傳狀態發生了劇烈的動態變化。開放染色質區域作為反式調控元件的結合位點，它的建立在合子基因組激活過程中起到了關鍵作用。關於開放染色質在合子基因組激活過程中的作用僅在無脊椎動物果蠅中有報導，在脊椎動物中尚未有報導。申請人以斑馬魚為模型，在實驗室前期工作的基礎上，產生了合子基因組激活前後多個時期的染色質開放狀態的圖譜，已觀察到在此過程中基因啟動子和增強子區上開放染色質逐步建立的過程。在此基礎上本項目將針對以下兩個問題開展基礎研究：挖掘在胚胎髮育早期驅動染色質開放的關鍵轉錄因子；進一步通過基因編輯，結合高通量表觀遺傳組學數據及生物信息學分析，探討由這些關鍵因子所介導的開放染色質的建立對胚胎髮育的影響及合子基因組激活的表觀遺傳機制。本項目將為理解脊椎動物胚胎髮育過程中表觀遺傳調控機制提供數據積累和理論支持。
結題摘要
合子基因組激活是早期胚胎髮育中最重要的事件之一。染色質開放區域作為反式調控元件的結合位點，它的建立在合子基因組激活過程中起到關鍵作用。本項目的整體研究目標是基於自產的高通量染色質開放區域的數據、公共的表觀遺傳組學及重要轉錄因子的ChIP-seq數據，揭示合子基因組激活過程中染色質開放區域的建立及機制。本項目的研究成果包括兩方面。一方面，利用最佳化之後的ATAC-seq繪製了斑馬魚合子基因組激活過程中全基因組尺度的染色質開放區域圖譜，揭示了斑馬魚合子基因組激活過程中繼承的DNA甲基化信息預編程染色質局部開放區域建立的兩種不同機制:在啟動子區域，親本的DNA低甲基化狀態被繼承到子代並維持到合子基因組激活時期，通過未甲基化的CpG招募Cxxc1b來介導啟動子染色質局部開放區域的建立;在遠端區域，親本呈現不同的DNA甲基化模式，父本的高甲基化模式被子代繼承並維持到合子基因組激活時期，轉錄因子Pou5f3、Nanog更傾向於結合在DNA高甲基化的位點，並通過招募染色質重塑因子Smarca4a 介導遠端區域染色質局部開放區域的建立。另一方面，利用染色質開區域數據，發現局部染色質區域的開放程度影響CRISPR/Cas9基因敲除的效率，並設計了一個包含斑馬魚基因組上所有外顯子上潛在的CRISPR/Cas9位點的網站。本項目的研究成果共發表學術論文兩篇，其中一篇項目負責人以第一作者封面文章發表於Genome Research。本項目的研究不僅揭示了局部染色質區域的開放程度影響CRISPR/Cas9基因敲除的效率，還為理解脊椎動物胚胎髮育過程中的表觀遺傳調控機制提供數據積累和理論支持。
