微量樣本及單細(xì)胞DNA甲基化研究如何發(fā)高分SCI文章(特別適用珍稀樣本)

本期選擇幾篇有代表性的應(yīng)用微量/單細(xì)胞DNA甲基化組學(xué)研究發(fā)表的SCI期刊論文,看看科研專家們是如何利用珍稀樣本發(fā)表高分DNA甲基化研究文章的(物種涵蓋人、猴坐慰、水牛、豬用僧、小鼠等)结胀。

01: ?DNA甲基化測序助力人多能干細(xì)胞向胚胎全能8細(xì)胞的人工誘導(dǎo)

Rollingback human pluripotent stem cells to an eight-cell embryo-like stage

發(fā)布平臺(tái):Nature

發(fā)表時(shí)間:2022年3月

技術(shù)平臺(tái):RRBS、微量WGBS责循、scRNA-seq糟港、scATAC-seq、SMART-seq2等單細(xì)胞測序技術(shù)

單細(xì)胞測序分析確定了與這種轉(zhuǎn)化相關(guān)的基因網(wǎng)絡(luò)和關(guān)鍵調(diào)控因子院仿。在這個(gè)轉(zhuǎn)化過程中秸抚,DPPA3和TPRX1基因起到關(guān)鍵作用:DPPA3基因在整個(gè)8CLC轉(zhuǎn)化過程中誘導(dǎo)DNA去甲基化速和,TPRX1是8CLC基因網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵調(diào)控因子。

圖1始發(fā)態(tài)PSC在4CL剥汤、階梯e4CL和直接e4CL培養(yǎng)基形成na?ve PSC和8CLC的示意圖

DNA甲基化是基因表達(dá)的重要調(diào)控因子颠放,在早期胚胎發(fā)育、始發(fā)態(tài)向原始態(tài)多能干細(xì)胞轉(zhuǎn)化過程中吭敢,DNA甲基化將發(fā)生顯著動(dòng)態(tài)改變碰凶。已有研究報(bào)道,人工誘導(dǎo)過程DNA大范圍的去甲基化與基因組穩(wěn)定性的風(fēng)險(xiǎn)增加密切相關(guān)省有。研究者通過與胚胎發(fā)育8細(xì)胞DNA甲基化對(duì)比痒留,探究e4CL培養(yǎng)基用于8CLC細(xì)胞轉(zhuǎn)化過程中谴麦,原始多能和全能性基因的甲基化變化情況蠢沿。

首先,對(duì)始發(fā)態(tài)PSC匾效、4CL 12天培養(yǎng)的原始態(tài)PSC和進(jìn)一步e4CL 5天培養(yǎng)舷蟀,以及直接e4CL 7天培養(yǎng)的細(xì)胞進(jìn)行簡化基因組甲基化測序。結(jié)果顯示4CL 12天培養(yǎng)的原始態(tài)PSC甲基化水平比始發(fā)態(tài)PSC甲基化水平更低(圖2a)面哼,且與各種已發(fā)表的誘導(dǎo)技術(shù)相比野宜,4CL 12天培養(yǎng)的原始態(tài)PSC基因組印跡位點(diǎn)與胚胎內(nèi)細(xì)胞團(tuán) (ICM) 相似性程度更高(圖2b) 。直接e4CL 7天培養(yǎng)細(xì)胞甲基化水平與胚胎8細(xì)胞甲基化水平相似(圖2a)魔策。

圖2匈子、簡化基因組甲基化對(duì)不同培養(yǎng)條件細(xì)胞整體甲基化檢測(a)及印記基因CG甲基化檢測(b).?

此外,通過對(duì)8CLC細(xì)胞闯袒,4CL 12天培養(yǎng)原始PSC細(xì)胞以及始發(fā)態(tài)PSC細(xì)胞進(jìn)行全基因組單/微量細(xì)胞甲基化測序虎敦,結(jié)果顯示,8CLC甲基化水平比4CL 12天培養(yǎng)的原始PSC或始發(fā)態(tài)PSC細(xì)胞甲基化水平更低政敢,跟8細(xì)胞胚胎甲基化水平相當(dāng)(圖3a)其徙。轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)、gene bodies和特定基因元件(如增強(qiáng)子喷户、CG島唾那、LTR、SINE褪尝、LINE闹获、intergenic和intragenic等),8CLC甲基化水平也同樣比4CL 12天培養(yǎng)的原始PSC或始發(fā)態(tài)PSC細(xì)胞甲基化水平低(圖3b河哑,c)昌罩。

圖3、始發(fā)態(tài)PSC灾馒、4CL和8CLC微量/單細(xì)胞全基因組甲基化測序甲基化水平分析?

無論是簡化基因組甲基化測序結(jié)果還是微量細(xì)胞全基因組甲基化測序茎用,原始多潛能基因和全能基因甲基化水平都保持相對(duì)一致水平(圖4)。

圖4、全基因組甲基化測序分析原始多潛能基因(藍(lán)色)和全能基因(紅色)甲基化狀態(tài)改變

為進(jìn)一步探索8CLC細(xì)胞形成分子機(jī)制轨功,研究者分析了不同細(xì)胞狀態(tài)的基因表達(dá)差異旭斥,發(fā)現(xiàn)449個(gè)基因表達(dá)在8CLC中上調(diào),幾乎無下調(diào)基因古涧。其中DPPA3和TPRX1基因處于上調(diào)前五基因內(nèi)垂券。已知DPPA3與UHRF1及DNMT1作用,控制小鼠卵母細(xì)胞被動(dòng)去甲基化過程羡滑。DPPA3也通過調(diào)控印記基因甲基化修飾菇爪,參與到小鼠體細(xì)胞重編程過程。作者敲除DPPA3基因阻斷了始發(fā)態(tài)PSC細(xì)胞向原始態(tài)PSC細(xì)胞的轉(zhuǎn)化柒昏。敲除TPRX1基因阻斷了階段式e4CL和直接e4CL誘導(dǎo)8細(xì)胞胚胎標(biāo)志物的形成凳宙,但是對(duì)4CL 12天培養(yǎng)原始態(tài)PSC的形成影響不大。與上述結(jié)果相對(duì)應(yīng)职祷,DPPA3基因敲除后氏涩,4CL 12天和e4CL直接7天細(xì)胞基因組DNA甲基化整體升高(圖5a)。DPPA5和KHDC3L等原始多潛能基因有梆,以及TPRX1和TRIM43等全能基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)區(qū)域DNA甲基化在DPPA3敲除后都升高(圖5b-d)是尖。DPPA3敲除后,基因間區(qū)DNA甲基化同樣升高(圖5e)泥耀,提示其作為遠(yuǎn)端調(diào)節(jié)區(qū)域和3D染色質(zhì)相互作用的潛在位點(diǎn)?饺汹。表明8CLC轉(zhuǎn)化過程中細(xì)胞功能和基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的重組發(fā)生了重大變化。

圖5痰催、DPPA3基因敲除后不同細(xì)胞甲基化變化


02:微量DNA甲基化測序助力中國科學(xué)家成功構(gòu)建胚胎干細(xì)胞嵌合體猴兜辞,登上《細(xì)胞》封面

Live birth of chimeric monkey with high contribution from embryonic stem cells (高比例胚胎干細(xì)胞貢獻(xiàn)的出生存活嵌合體猴)

發(fā)布平臺(tái):Cell

發(fā)表時(shí)間:2023年11月

北京時(shí)間2023年11月9日,《Cell》期刊以封面文章的形式在線發(fā)表了題為《Live birth of chimeric monkey with high contribution from embryonic stem cells》(高比例胚胎干細(xì)胞貢獻(xiàn)的出生存活嵌合體猴)的研究論文陨囊,該研究在國際上首次成功構(gòu)建了高比例胚胎干細(xì)胞貢獻(xiàn)的出生存活嵌合體猴弦疮,并證實(shí)了猴胚胎干細(xì)胞可以高效地貢獻(xiàn)到胚外胎盤組織和生殖細(xì)胞。

首先蜘醋,研究者首先利用之前報(bào)道的人類原始造血干細(xì)胞(ESC)的提取方案胁塞,從17個(gè)E7(胚胎第7天)擴(kuò)增囊胚中建立了9個(gè)猴原始造血干細(xì)胞系。之后選擇了四種人類多能干細(xì)胞(PSC)培養(yǎng)基進(jìn)行原始細(xì)胞到多能干細(xì)胞的轉(zhuǎn)化:RSeT(基于NHSM24)压语、5iLAF啸罢、PXGL和4CL。此外胎食,此研究還引入了LCDM扰才,它可產(chǎn)生人類擴(kuò)展?jié)撃芨杉?xì)胞,這是一種分化能力更強(qiáng)的PSC厕怜。在每種條件下衩匣,此研究使用了5個(gè)引物猴ESC株系(2個(gè)雄性和3個(gè)雌性)進(jìn)行轉(zhuǎn)化蕾总。所有條件下的克隆均在2-4個(gè)傳代內(nèi)都出現(xiàn)了圓頂形形態(tài)(類似小鼠原始態(tài)胚胎干細(xì)胞),但RSeT的形態(tài)變化較小琅捏,且使用4CL生百、RSeT和LCDM可將全部5個(gè)引物猴ESC株系成功轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的PSC,且經(jīng)過20多次傳代后表現(xiàn)出穩(wěn)定的菌落形態(tài)柄延。定量RT-PCR(RT-qPCR)分析表明蚀浆,所有轉(zhuǎn)化的ESC株系都表達(dá)經(jīng)典的多能基因,其水平與原始ESCs相當(dāng)搜吧。在所有轉(zhuǎn)化的ESCs中市俊,原始多能性基因的表達(dá)水平都不同程度地高于原始ESCs,其中在5iLAF和4CL培養(yǎng)的細(xì)胞中表達(dá)水平最高滤奈。KLF17摆昧、SOX2和NANOG的免疫染色進(jìn)一步證實(shí)了這些發(fā)現(xiàn)。

此外僵刮,經(jīng)RNA測序(RNA-seq)檢測据忘,在所有轉(zhuǎn)化的ESC中鹦牛,多個(gè)原始ESC富集基因下調(diào)搞糕,而在4CL和5iLAF ESC中,原始多能性網(wǎng)絡(luò)被更強(qiáng)地激活曼追∏涎觯基因本體(GO)分析顯示,在4CL和5iLAF ESCs中礼殊,與干細(xì)胞群體維持和DNA修飾相關(guān)的基因表達(dá)豐富驹吮,而在PXGL ESCs中,軸突導(dǎo)向和神經(jīng)分化相關(guān)基因表達(dá)豐富晶伦。這些結(jié)果表明碟狞,4CL和5iLAF ESCs的原始狀態(tài)穩(wěn)定,但PXGL ESCs的幼稚狀態(tài)不穩(wěn)定婚陪,這反映了物種對(duì)這種培養(yǎng)基反應(yīng)的特異性差異族沃。然后,此研究通過基于液滴的單細(xì)胞RNA測序(scRNA-seq)研究了猴子的原始ESCs和在4CL泌参、5iLAF和PXGL培養(yǎng)的ESCs的發(fā)育狀態(tài)脆淹。相關(guān)性分析和均勻流形近似與投影(UMAP)顯示,4CL和5iLAF ESCs更接近于ICM和植入前的上胚層沽一,primed ESCs更接近于植入后晚期的上胚層盖溺,而PXGL ESCs則同時(shí)位于這兩個(gè)分組中(圖1)。

圖1 在指定條件下培養(yǎng)的ESCs的免疫熒光圖像以及原始多能性基因的表達(dá)水平和相關(guān)性特征铣缠。

由于DNA去甲基化是一種表觀遺傳學(xué)機(jī)制烘嘱,通過這種機(jī)制昆禽,原始ESC可轉(zhuǎn)化為幼稚多能狀態(tài),因此研究進(jìn)行了微量DNA全基因組亞硫酸氫鹽測序(Micro-WGBS)蝇庭。結(jié)果表明为狸,在RSeT、PXGL和LCDM中培養(yǎng)的ESCs的DNA甲基化水平較高(83%-86%)遗契,與原始ESCs的水平相似辐棒;4CLESCs的水平較低(72%),而5iLAFESCs的水平最低(52%)牍蜂,4CL和5iLAFESCs顯示的印記基因DNA甲基化模式與ICM更為接近(圖2)漾根。

圖2 在不同條件下以及不同培養(yǎng)期猴ESCs的表觀基因組特征

此研究還在4CL原始轉(zhuǎn)化的不同階段進(jìn)行了全基因組甲基化分析,發(fā)現(xiàn)包括原始多能基因位點(diǎn)(KLF17鲫竞、DPPA3和DNMT3L3)在內(nèi)的所有基因組元件都出現(xiàn)了漸進(jìn)的DNA去甲基化現(xiàn)象辐怕。另外,在4CL原始轉(zhuǎn)換的不同時(shí)期進(jìn)行了甲基化測序从绘,發(fā)現(xiàn)包括原始多能基因位點(diǎn)(KLF17寄疏、DPPA3和DNMT3L3)在內(nèi)的所有基因組元件都出現(xiàn)了逐漸的DNA去甲基化過程。此外僵井,在轉(zhuǎn)化過程中陕截,一些印記基因的啟動(dòng)子區(qū)域也檢測到了動(dòng)態(tài)去甲基化(圖3)。

圖3 在1批什、3农曲、7和10個(gè)傳代的原始條件和4CL原始條件下培養(yǎng)的ESC,在不同基因組區(qū)域驻债,原始多能基因乳规,原始多能性位點(diǎn)以及印記基因啟動(dòng)子區(qū)域的DNA甲基化水平合呐。

以上研究證明了與在其他人類造血干細(xì)胞培養(yǎng)基中培養(yǎng)的猴子造血干細(xì)胞相比淌实,4CL造血干細(xì)胞顯示出更均衡的全基因組DNA去甲基化冻辩,同時(shí)具有原始多能基因的高表達(dá)水平和基因組穩(wěn)定性。

為了提高注射早期猴胚胎中ESC的存活率微猖,此研究對(duì)4CL造血干細(xì)胞的培養(yǎng)方案進(jìn)行了優(yōu)化并將體外培養(yǎng)干細(xì)胞注射到早期胚胎中形成嵌合猴胚胎缘屹,移植到代孕雌猴體內(nèi)凛剥,成功培育出了活產(chǎn)嵌合體。在確認(rèn)代孕雌猴懷孕的12例妊娠中轻姿,有4例流產(chǎn)胎兒和6例足月活產(chǎn)后代逻炊,其中包含一個(gè)流產(chǎn)的男胎(9號(hào))和一個(gè)活產(chǎn)的男胎(10號(hào))犁享。而DNA甲基化水平異常是導(dǎo)致小鼠嵌合不良的一個(gè)眾所周知的原因炊昆,為了深入了解9號(hào)嵌合猴流產(chǎn)和10號(hào)活產(chǎn)嵌合猴健康受損的情況,此研究選擇ESC分化的和宿主胚胎分化的GFP序列信號(hào)陽性(GFP+)和GFP序列信號(hào)陰性(GFP-)的-成纖維細(xì)胞和骨髓細(xì)胞(BMCs)進(jìn)行了微量全基因組甲基化測序(Micro-WGBS)以研究表觀遺傳學(xué)狀態(tài)视乐。GFP+BMCs的DNA甲基化水平(約80%)高于GFP-BMCs(約72%)這種高甲基化分布在不同的基因組區(qū)域敢茁。在GFP+和GFP- BMCs之間共鑒定出18,462個(gè)不同的甲基化區(qū)域彰檬,顯示出高甲基化(hyperDMRs),其中9%在啟動(dòng)子區(qū)域捧颅,870個(gè)顯示出低甲基化(hypoDMRs)瓶堕。對(duì)這些hyperDMRs對(duì)應(yīng)的基因進(jìn)行的GO分析表明郎笆,這些基因富集于與發(fā)育相關(guān)的生物過程忘晤,如解剖結(jié)構(gòu)形態(tài)發(fā)生和系統(tǒng)發(fā)育宛蚓。在與BMC相關(guān)的發(fā)育術(shù)語方面沒有觀察到實(shí)質(zhì)性的富集凄吏。BMC中前100個(gè)表達(dá)基因啟動(dòng)子中的DNA甲基化水平在GFP+和GFP-BMC之間無顯著差異闰蛔。這些發(fā)現(xiàn)與GFP+和GFP- BMCs的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析結(jié)果相當(dāng)相似序六。此研究還分析了印記基因的DNA甲基化水平,發(fā)現(xiàn)GFP+BMCs印記基因啟動(dòng)子區(qū)的DNA甲基化水平略高随抠。同時(shí)拱她,此研究發(fā)現(xiàn)這些印記基因在GFP+和GFP-BMCs中的表達(dá)水平相似,這表明在用4CL ESCs生成的猴嵌合體中沒有明顯的基因組印記缺失桶雀,且與此研究觀察到的猴原始ESCs中的DNA甲基化水平大大高于ICM中的DNA甲基化水平是一致的(圖4)背犯。

圖4 GFP+BMC和GFP-BMC整體漠魏、TSS,TES妄均,不同基因組區(qū)域的DNA甲基化水平以及GFP+BMC在整個(gè)注釋基因組中高甲基化區(qū)域分布植酥,啟動(dòng)子區(qū)域DNA甲基化水平與BMC表達(dá)基因與印記基因的表達(dá)水平聚類熱圖?

03:微量細(xì)胞樣本Micro DNA-BS繪制獼猴植入前胚胎發(fā)育中的DNA甲基化圖譜

標(biāo)題:De novo DNA methylation during monkeypre-implantation embryogenesis.

期刊:Cell Research

發(fā)表時(shí)間:2017.04.27

靈長類動(dòng)物胚胎發(fā)育的關(guān)鍵表觀遺傳調(diào)控主要基于DNA甲基化水平的變化潘拨。本研究使用Micro?DNA-BS對(duì)獼猴早期胚胎發(fā)育過程的5mC進(jìn)行單堿基分辨率惯裕、高覆蓋率的甲基化分析宙彪。分析結(jié)果鑒定了發(fā)育過程中的全基因組DNA去甲基化和從頭甲基化有巧,特別是在從2細(xì)胞到8細(xì)胞階段的過渡期間篮迎,研究首次全面闡明了DNA甲基化動(dòng)力學(xué)的“興衰”甜橱。此外,DNA甲基轉(zhuǎn)移酶敲降實(shí)驗(yàn)表明难裆,異常的DNA甲基化會(huì)影響靈長類動(dòng)物早期胚胎的正常發(fā)育差牛。本研究結(jié)果進(jìn)一步完善了目前關(guān)于哺乳動(dòng)物DNA甲基化重編程的知識(shí)體系,并為未來靈長類動(dòng)物胚胎發(fā)育的研究提供了寶貴的數(shù)據(jù)資源脐恩。

背景:

可能由于技術(shù)上的限制驶冒,還沒有研究揭示早期胚胎發(fā)育過程中的全基因組DNA再甲基化韵卤。

方法:

在這項(xiàng)研究中沈条,研究人員首先優(yōu)化了基于轉(zhuǎn)座酶的全基因組重亞硫酸鹽測序(transposase-based tagmentation bisulfite sequencing)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了微量細(xì)胞(100個(gè)細(xì)胞)的全基因DNA甲基化測序(Micro?DNA-BS)屋厘『谷鳎基于這一技術(shù)父款,研究團(tuán)隊(duì)詳細(xì)的研究了獼猴早期著床前胚胎的DNA甲基化動(dòng)態(tài)變化過程憨攒。

結(jié)果:

研究發(fā)現(xiàn)獼猴早期胚胎發(fā)育過程中CpG位點(diǎn)的DNA甲基化動(dòng)態(tài)變化存在著再甲基化的現(xiàn)象浓恶,特別是8細(xì)胞時(shí)期較為明顯。有意思的是非CpG位點(diǎn)的DNA甲基化變化在合子期及桑椹胚時(shí)期也呈現(xiàn)出了再甲基化的特點(diǎn)。進(jìn)一步的分析發(fā)現(xiàn)這一再甲基化過程是在全基因組水平同時(shí)伴隨著DNA去甲基化過程發(fā)生的伐憾,DNA甲基化酶和去甲基化酶的時(shí)空特異性表達(dá)是造成這一現(xiàn)象的潛在機(jī)制树肃。此外通過對(duì)前期已發(fā)表的人早期著床前胚胎DNA甲基化測序數(shù)據(jù)分析瀑罗,研究人員還發(fā)現(xiàn)人早期胚胎發(fā)育時(shí)DNA去甲基化過程也伴隨著再甲基化的現(xiàn)象。有意思的是乡话,這一再甲基化過程在小鼠早期胚胎發(fā)育中并未觀察到耳奕,這一結(jié)果表明DNA再甲基化可能在靈長類早期胚胎發(fā)育中是一個(gè)保守的機(jī)制屋群。

圖:獼猴早期胚胎發(fā)育過程中CpG位點(diǎn)的DNA甲基化動(dòng)態(tài)變化
圖:成對(duì)比較揭示植入前胚胎發(fā)育過程中全基因組DNA去甲基化和從頭甲基化
圖:獼猴和小鼠早期胚胎發(fā)育中的再甲基化過程交叉比較

結(jié)論:

論文首次揭示了靈長類動(dòng)物早期著床前胚胎發(fā)育中的DNA再甲基化過程邪乍,并表明DNA甲基化酶和去甲基化酶的時(shí)空特異性表達(dá)是造成這一現(xiàn)象的潛在機(jī)制对竣。該工作修正了之前一直認(rèn)為的哺乳動(dòng)物早期著床前胚胎發(fā)育只存在去甲基化過程而不存在再甲基化過程的認(rèn)識(shí)柏肪。該項(xiàng)研究為重新認(rèn)識(shí)靈長類早期胚胎發(fā)育的DNA甲基化重編程及生殖受精事件提供了新的思路。


04:單細(xì)胞DNA甲基化與轉(zhuǎn)錄組分析揭示豬生發(fā)泡卵母細(xì)胞成熟的關(guān)鍵調(diào)控機(jī)制

標(biāo)題:Single-cell multi-omics profiling reveals key regulatory mechanisms that poise germinal vesicle oocytes for maturation in pigs(單細(xì)胞多組學(xué)分析揭示了豬生發(fā)泡卵母細(xì)胞成熟的關(guān)鍵調(diào)控機(jī)制)

發(fā)表期刊Cellular?and Molecular Life Sciences

發(fā)表日期:2023年07月22日?

本研究以青春期母豬卵巢不同大小竇卵泡中的卵母細(xì)胞為研究對(duì)象聂使,采用單細(xì)胞M&T-seq技術(shù)(scWGBS + Smart -seq2)對(duì)62個(gè)卵母細(xì)胞的細(xì)胞核DNA甲基化組和細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行平行分析柏靶。同時(shí)利用10×單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析了竇卵泡內(nèi)細(xì)胞間互相交流機(jī)制溃论。本研究開發(fā)了methyConcerto分析包以專門和全面表征單細(xì)胞甲基化譜和等位基因特異性甲基化钥勋。對(duì)豬竇卵泡中單個(gè)卵母細(xì)胞的基因表達(dá)和DNA甲基化進(jìn)行了表征,活性和非活性基因體都顯示出高甲基化水平扼劈,從而定義為兩種不同類型的卵母細(xì)胞荐吵。盡管II型卵母細(xì)胞甲基化水平高于I型,但I(xiàn)I型的細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)錄本數(shù)量是I型的近兩倍贼涩。此外遥倦,II型卵母細(xì)胞的印跡甲基化模式差異比I型大良风,II型卵母細(xì)胞的基因表達(dá)和DNA甲基化與MII卵母細(xì)胞更相似烟央。粒細(xì)胞和II型卵母細(xì)胞之間的串?dāng)_活躍,這些觀察結(jié)果表明II型卵母細(xì)胞更容易成熟疑俭。最后通過體外成熟實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了胰島素信號(hào)通路中的胰島素受體底物-1(IRS1)是成熟的關(guān)鍵調(diào)控因子钞艇。本研究為哺乳動(dòng)物卵母細(xì)胞減數(shù)分裂停滯和減數(shù)分裂恢復(fù)之間的調(diào)控機(jī)制提供了新的見解哩照,同時(shí)還為未來的單細(xì)胞甲基化組學(xué)研究提供了新的分析包。

豬卵母細(xì)胞DNA甲基化譜
II型和I型卵母細(xì)胞的差異性等位基因特異性甲基化

05:植入前胚胎的全基因組DNA甲基化和轉(zhuǎn)錄組分析揭示水牛胚胎基因組激活進(jìn)展

標(biāo)題:Whole-genome transcriptome and DNA methylation dynamics of pre-implantation embryos reveal progression of embryonic genome activation in buffaloes(植入前胚胎的全基因組轉(zhuǎn)錄組和DNA甲基化動(dòng)態(tài)變化揭示了水牛胚胎基因組激活進(jìn)展)

發(fā)表期刊:Journal of Animal Science and Biotechnology? ?

發(fā)表日期:2023年07月11日?

在哺乳動(dòng)物植入前胚胎發(fā)育(PED)過程中,母源-合子轉(zhuǎn)換(MZT)過程通過表觀遺傳修飾和基因表達(dá)來調(diào)控痴昧,并與胚胎基因組激活(EGA)有關(guān)赶撰。在MZT期間柱彻,胚胎對(duì)環(huán)境敏感绒疗,易在體外停滯吓蘑。然而,水牛EGA的發(fā)生時(shí)間和調(diào)控機(jī)制尚不清楚溃蔫。

本研究對(duì)水牛植入前胚胎進(jìn)行基于單細(xì)胞的RNA-seq和全基因組重亞硫酸鹽測序(WGBS)伟叛,以繪制轉(zhuǎn)錄組和DNA甲基化圖譜脐嫂。水牛PED過程中分為四個(gè)典型的發(fā)育階段账千。通過基因表達(dá)和DNA甲基化變化綜合分析,在16細(xì)胞期鑒定出水牛的主要EGA鞭衩。通過加權(quán)基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析(WGCNA)揭示了水牛母源-合子轉(zhuǎn)換過程中的階段特異性模塊论衍,并進(jìn)一步揭示了關(guān)鍵信號(hào)通路和生物過程事件聚磺。這些通路的程序化和持續(xù)激活促進(jìn)了水牛EGA成功瘫寝。此外研究結(jié)果還表明hub基因CDK1在水牛EGA中起關(guān)鍵作用矢沿。本研究繪制了水牛PED中的轉(zhuǎn)錄組和DNA甲基化圖譜,并深入揭示了水牛EGA的分子機(jī)制和水牛MZT期間的遺傳編程瑟匆,這將為改善水牛胚胎的體外發(fā)育奠定基礎(chǔ)愁溜。

水牛PED過程中的DNA甲基化圖譜
利用WGCNA進(jìn)行階段特異性基因共表達(dá)分析
MZT過程中關(guān)鍵hub基因的鑒定冕象。

06 :微量DNA甲基化分析揭示MeCP2在卵子發(fā)生和卵巢衰老中的表觀遺傳調(diào)控

標(biāo)題:CRL4DCAF13 E3 ubiquitin ligase targets MeCP2 for degradation toprevent DNA hypermethylation and ensure normal transcription in growing oocytes

時(shí)間:2024.04.05

期刊:Cellular and Molecular Life Sciences

本研究通過對(duì)野生型ICR小鼠和轉(zhuǎn)基因小鼠的一系列比較分析結(jié)果表明论悴,MeCP2蛋白在原始卵泡和初級(jí)卵泡中高表達(dá)墓律,但在次級(jí)卵泡中幾乎檢測不到耻讽。但在衰老卵巢中,卵母細(xì)胞和顆粒細(xì)胞中的MeCP2蛋白顯著增加饼记。生長中的卵母細(xì)胞中的MeCP2過表達(dá)會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄失調(diào)具则、DNA高甲基化和基因組不穩(wěn)定乡洼,最終導(dǎo)致卵泡生長停滯和凋亡匕坯。DCAF13是Cullin 4-RING(CRL4)E3連接酶的底物識(shí)別接頭葛峻,可以靶向MeCP2,并在細(xì)胞和卵母細(xì)胞中被多泛素化以進(jìn)行降解礁遵。Dcaf13基因敲除的卵母細(xì)胞表現(xiàn)出MeCP2蛋白積累佣耐,并且在MeCP2敲低后部分挽救了由Dcaf13缺失誘導(dǎo)的卵泡生長停滯兼砖。RNA-seq結(jié)果揭示生長中的卵母細(xì)胞中既棺,大量基因受DCAF13-MeCP2軸調(diào)控丸冕。本研究表明,CRL4DCAF13 E3泛素連接酶靶向MeCP2進(jìn)行降解眼姐,以確保生長中的卵母細(xì)胞中正常的DNA甲基化和轉(zhuǎn)錄妥凳。此外逝钥,在衰老的卵泡中拱镐,觀察到DCAF13和DDB1蛋白的死亡沃琅,表明了一種潛在調(diào)控卵巢衰老的新機(jī)制益眉。

MeCP2在生長中的卵母細(xì)胞中過表達(dá)導(dǎo)致CpG島的DNA高甲基化
DCAF13-MeCP2軸異常導(dǎo)致生長中的卵母細(xì)胞基因表達(dá)異常

參考文獻(xiàn):

1)MazidMA, Ward C, Luo Z, Liu C, Li Y, Lai Y, Wu L, Li J, Jia W, Jiang Y, Liu H, Fu L,Yang Y, Iba?ez DP, Lai J, Wei X, An J, Guo P, Yuan Y, Deng Q, Wang Y, Liu Y,Gao F, Wang J, Zaman S, Qin B, Wu G, Maxwell PH, Xu X, Liu L, Li W, Esteban MA.Rolling back human pluripotent stem cells to an eight-cell embryo-like stage.Nature. 2022 May;605(7909):315-324. pii: 10.1038/s41586-022-04625-0. doi:10.1038/s41586-022-04625-0. PubMed PMID: 35314832.

2)Cao,Jing, Wenjuan Li, Jie Li, Md. Abdul Mazid, Chunyang Li, Yu Jiang, Wenqi Jia, etal. 'Live Birth of Chimeric Monkey with High Contribution from Embryonic StemCells'. Cell 186, no. 23 (November 2023): 4996-5014.e24.https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.10.005.

3)Gao F,Niu Y, Sun YE, Lu H, Chen Y, Li S, Kang Y, Luo Y, Si C, Yu J, Li C, Sun N, SiW, Wang H, Ji W, Tan T. De novo DNA methylation during monkey pre-implantationembryogenesis. Cell Res. 2017 Apr;27(4):526-539. pii: cr201725. doi:10.1038/cr.2017.25. PubMed PMID: 28233770.

4)Yuan X,Chen N, Feng Y, Li N, Pan X, Tian Y, Wang J, Jiang Y, He D, Li J, Gao F.Single-cell multi-omics profiling reveals key regulatory mechanisms that poisegerminal vesicle oocytes for maturation in pigs. Cell Mol Life Sci. 2023 Jul22;80(8):222.

5)Fu P,Zhang D, Yang C, Yuan X, Luo X, Zheng H, Deng Y, Liu Q, Cui K, Gao F, Shi D.Whole-genome transcriptome and DNA methylation dynamics of pre-implantationembryos reveal progression of embryonic genome activation in buffaloes. J AnimSci Biotechnol. 2023 Jul 11;14(1):94.

6)Ren P,Tong X, Li J, Jiang H, Liu S, Li X, Lai M, Yang W, Rong Y, Zhang Y, Jin J, MaY, Pan W, Fan HY, Zhang S, Zhang YL. CRL4DCAF13 E3 ubiquitin ligase targetsMeCP2 for degradation to prevent DNA hypermethylation and ensure normaltranscription in growing oocytes. Cell Mol Life Sci. 2024 Apr 5;81(1):165. pii:10.1007/s00018-024-05185-4. doi: 10.1007/s00018-024-05185-4. PubMed PMID:38578457.

最后編輯于
?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請(qǐng)聯(lián)系作者
  • 序言:七十年代末,一起剝皮案震驚了整個(gè)濱河市屿衅,隨后出現(xiàn)的幾起案子莹弊,更是在濱河造成了極大的恐慌忍弛,老刑警劉巖,帶你破解...
    沈念sama閱讀 206,013評(píng)論 6 481
  • 序言:濱河連續(xù)發(fā)生了三起死亡事件蔗彤,死亡現(xiàn)場離奇詭異幕与,居然都是意外死亡啦鸣,警方通過查閱死者的電腦和手機(jī)来氧,發(fā)現(xiàn)死者居然都...
    沈念sama閱讀 88,205評(píng)論 2 382
  • 文/潘曉璐 我一進(jìn)店門,熙熙樓的掌柜王于貴愁眉苦臉地迎上來凫碌,“玉大人盛险,你說我怎么就攤上這事苦掘⌒ㄈ溃” “怎么了蹲嚣?”我有些...
    開封第一講書人閱讀 152,370評(píng)論 0 342
  • 文/不壞的土叔 我叫張陵隙畜,是天一觀的道長。 經(jīng)常有香客問我您朽,道長哗总,這世上最難降的妖魔是什么讯屈? 我笑而不...
    開封第一講書人閱讀 55,168評(píng)論 1 278
  • 正文 為了忘掉前任涮母,我火速辦了婚禮躁愿,結(jié)果婚禮上彤钟,老公的妹妹穿的比我還像新娘逸雹。我一直安慰自己云挟,他們只是感情好园欣,可當(dāng)我...
    茶點(diǎn)故事閱讀 64,153評(píng)論 5 371
  • 文/花漫 我一把揭開白布沸枯。 她就那樣靜靜地躺著辉饱,像睡著了一般拣展。 火紅的嫁衣襯著肌膚如雪备埃。 梳的紋絲不亂的頭發(fā)上按脚,一...
    開封第一講書人閱讀 48,954評(píng)論 1 283
  • 那天辅搬,我揣著相機(jī)與錄音堪遂,去河邊找鬼萌庆。 笑死践险,一個(gè)胖子當(dāng)著我的面吹牛,可吹牛的內(nèi)容都是我干的彭则。 我是一名探鬼主播俯抖,決...
    沈念sama閱讀 38,271評(píng)論 3 399
  • 文/蒼蘭香墨 我猛地睜開眼蚌成,長吁一口氣:“原來是場噩夢(mèng)啊……” “哼担忧!你這毒婦竟也來了?” 一聲冷哼從身側(cè)響起最欠,我...
    開封第一講書人閱讀 36,916評(píng)論 0 259
  • 序言:老撾萬榮一對(duì)情侶失蹤惩猫,失蹤者是張志新(化名)和其女友劉穎芝硬,沒想到半個(gè)月后,有當(dāng)?shù)厝嗽跇淞掷锇l(fā)現(xiàn)了一具尸體轧房,經(jīng)...
    沈念sama閱讀 43,382評(píng)論 1 300
  • 正文 獨(dú)居荒郊野嶺守林人離奇死亡拌阴,尸身上長有42處帶血的膿包…… 初始之章·張勛 以下內(nèi)容為張勛視角 年9月15日...
    茶點(diǎn)故事閱讀 35,877評(píng)論 2 323
  • 正文 我和宋清朗相戀三年,在試婚紗的時(shí)候發(fā)現(xiàn)自己被綠了奶镶。 大學(xué)時(shí)的朋友給我發(fā)了我未婚夫和他白月光在一起吃飯的照片迟赃。...
    茶點(diǎn)故事閱讀 37,989評(píng)論 1 333
  • 序言:一個(gè)原本活蹦亂跳的男人離奇死亡厂镇,死狀恐怖纤壁,靈堂內(nèi)的尸體忽然破棺而出,到底是詐尸還是另有隱情捺信,我是刑警寧澤酌媒,帶...
    沈念sama閱讀 33,624評(píng)論 4 322
  • 正文 年R本政府宣布,位于F島的核電站迄靠,受9級(jí)特大地震影響秒咨,放射性物質(zhì)發(fā)生泄漏。R本人自食惡果不足惜梨水,卻給世界環(huán)境...
    茶點(diǎn)故事閱讀 39,209評(píng)論 3 307
  • 文/蒙蒙 一拭荤、第九天 我趴在偏房一處隱蔽的房頂上張望。 院中可真熱鬧疫诽,春花似錦舅世、人聲如沸。這莊子的主人今日做“春日...
    開封第一講書人閱讀 30,199評(píng)論 0 19
  • 文/蒼蘭香墨 我抬頭看了看天上的太陽。三九已至摩钙,卻和暖如春罢低,著一層夾襖步出監(jiān)牢的瞬間,已是汗流浹背。 一陣腳步聲響...
    開封第一講書人閱讀 31,418評(píng)論 1 260
  • 我被黑心中介騙來泰國打工网持, 沒想到剛下飛機(jī)就差點(diǎn)兒被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留宜岛,地道東北人。 一個(gè)月前我還...
    沈念sama閱讀 45,401評(píng)論 2 352
  • 正文 我出身青樓功舀,卻偏偏與公主長得像萍倡,于是被迫代替她去往敵國和親。 傳聞我的和親對(duì)象是個(gè)殘疾皇子辟汰,可洞房花燭夜當(dāng)晚...
    茶點(diǎn)故事閱讀 42,700評(píng)論 2 345

推薦閱讀更多精彩內(nèi)容