科学:完整人类基因组中的表观遗传模式分析

来源：100医疗网原创2022-04-04 18336030

2022年4月4日/100医学网BIOON/-人类参考基因组已经成为许多大型项目的基础，包括为表观基因组编目的集体努力，表观基因组是一组控制基因活动和细胞功能的标记和蛋白质。

2022年4月4日/Bioon/-人类参考基因组已经成为许多大型项目的基础，包括为表观基因组编目的集体努力，表观基因组是一组控制基因活动和细胞功能的标记和蛋白质相互作用。然而，二十多年来，构建完整表观基因组的努力一直受到不完整的人类参考基因组的阻碍。

随着最近的技术进步，来自端粒到端粒(T2T)联盟的研究人员现在可以通过一个完整的人类基因组端粒到端粒组装体：T2T-CHM13来全面研究人类基因组的结构和功能。因此，人们现在可以拓宽人类表观基因组，包括2.25亿个碱基对的额外序列。相关研究成果发表在2022年4月1日的《科学》杂志上，题目是《完整人类基因组中的表观遗传模式》。

表观基因组是指-DNA修饰(如CpG甲基化)、蛋白质-DNA相互作用、组蛋白修饰和染色质结构，共同影响基因表达、基因组调控和基因组稳定性。这些表观遗传特征在细胞分裂过程中是可遗传的，但在发育过程中是动态的，导致不同组织和细胞类型的独特模式。在这项新的研究中，这些作者提出了人类基因组的表观遗传注释。例如，他们探索了以前未解决的领域，包括具有近端着丝粒的染色体短臂，分段复制的基因，以及包括人类着丝粒在内的各种重复序列类别。之前缺失的8%人类基因组的完整表观遗传学注释为阐明这些基因组元件的功能提供了基础，这对人们理解基因组的调控、功能和进化至关重要。

描述整个人类基因组的表观遗传特征。图片来自Science，2022，doi :10.1126/Science . abj 5089。

完成人类表观基因组需要这些作者开发分析以前未解决的基因组区域的方法。通过使用T2T-CHM13参考基因组和现有的短读表观遗传数据，他们发现表观遗传标记的富集位点增加了3 ~ 19%。然而，即使有完整的参考基因组，这些短读表观遗传学方法也无法正确解决基因组中的高相似性区域，包括片段重复、基因旁系同源或大重复阵列。另一方面，长阅读表观遗传学方法可以通过锚定两侧或不经常锚定的独特区域来解决这些区域的单分子表观遗传学模式，并为这些区域提供基础评价。使用端粒到端粒组装的T2T-CHM13进行长阅读甲基化使可检测的CpG位点数量增加了10%(3.2M)，从而揭示了以前难以处理的基因组区域的表观遗传模式。

这些作者在不同的发育时间点产生了长阅读甲基化组，并研究了基因组中超过99%的CpG。他们探索了高度同源的基因家族，并观察了疾病和非疾病状态下侧枝同源物特异性调控的差异。在串联重复序列中，他们确定了存在于不同基因组位点的相同基因序列之间的表观遗传调控差异，并观察了基因位点水平和单分子水平的甲基化差异。他们的分析表明，尽管序列高度一致，但这些区域的表观遗传学和转录活性存在差异，这突出表明了局部染色体环境在调节表观遗传学中发挥着重要作用。

最后，从端粒到端粒组装的T2T-CHM13参考基因组开启了人类着丝粒的探索，使人们能够检测决定着丝粒染色质的表观遗传元件。着丝粒是着丝点复合体的组装位点，着丝点复合体是真核细胞分裂的重要复合体。这些作者构建了完整的人类着丝粒表观遗传图谱，并揭示了指示活跃人类着丝粒活性的表观遗传标记。他们预测了活动着丝粒中的动粒定位，并报道了代表不同谱系的个体间动粒定位的差异。

综上所述，T2T-CHM13对表观遗传学分析的改进为重要生物学进展的完整汇编和表观遗传学的长期研究奠定了基础。利用基因组重测序和比对的技术进展，这些作者对以前未解决的基因组区域进行了全面的功能评估。这项研究标志着探索表观基因组重复序列的开始，这是第一次在整个人类基因组中探索表观遗传学。(100yiyao.com 100医疗网)

参考资料：

阿里尔格什曼等人。科学，2022，doi :10.1126/science . abj 5089。

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