Adv Sci | 四川农业大学李明洲教授等团队合作解析鸡骨骼肌生长发育过程中的动态单倍型3D基因组图谱

文摘   2024-04-09 23:54   湖北  
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骨骼肌不仅是大多数脊椎动物体内最大(重量)的组织,也是农业动物最重要的产肉组织。解析骨骼肌生长发育过程中基因表达调控的动态变化规律是理解产肉动物表型形成和相关肌病致病机理的重要基础。近年来,基于4C及其衍生技术等多种实验手段,已认识到细胞核内染色质的三维空间构象对基因转录具有重要调控作用。尽管全球养鸡业快速发展,但鸟类骨骼肌高分辨率的染色质互作图谱少有报道,骨骼肌发育的染色质构象动态变化和转录调控过程亦尚未阐明。回答这些问题,有助于加深对农业动物产肉量和骨骼肌发育机制及相关疾病机理的理解。


2024年4月6日,四川农业大学动科学院/猪禽种业全国重点实验室李明洲教授等团队合作在国际著名期刊《Advanced Science》上在线发表了题为“Building Haplotype-Resolved 3D Genome Maps of Chicken Skeletal Muscle ”的研究论文。该研究利用高深度in situ Hi-C技术,结合长读长基因组、RNA-seq等数据,构建了杂交鸡骨骼肌的高分辨率单倍型三维基因组动态图谱,揭示了同源染色体的空间结构特征,并在多个尺度上系统地解析了骨骼肌染色体构象的发育动态变化。


该研究以肉鸡、蛋鸡正反交家系为研究对象,以高深度in situ Hi-C为基础,结合基因组、转录组等高通量测序数据,绘制了F1代杂交鸡骨骼肌的高分辨率(最大分辨率1.2 kb)单倍型三维基因组动态图谱,涵盖了三个重要发育阶段:胚胎15天、孵化当天和孵化后30天。解析了影响染色体空间排列的序列特征,发现了同源染色体在细胞核中邻近分布。从染色质区室(Compartments)、拓扑结构域(TADs)和启动子-增强子互作(PEIs)等尺度分析单倍型染色质构象表明,从胎儿期肌形成到孵化后肌纤维肥大各阶段染色质重组与相关信号通路的转录调控具有一致性变化。

图1 实验设计和杂交鸡同源染色体的三维空间构象

对父母起源特异性染色质构象的进一步分析支持了基因组印记现象在鸟类中不明显的观点。本研究还揭示了骨骼肌发育相关基因的启动子-增强子互作(PEIs)在肉鸡和蛋鸡单倍型之间的差异与品种间的基因组序列变异有关,但其中只有少数品种特异性变异可能通过等位基因PEI重组导致骨骼肌表型差异。

图2 杂交鸡亲本的差异RPS基因的特征

总之,该研究不仅鉴定了鸡单倍型特异性三维染色质结构,还为研究鸡的功能基因组学和等位基因调控差异提供了丰富的数据资源,为农业动物产肉性能的分子改良提供了理论支撑。

四川农业大学李晶、林育和成都大学李地艳为文章共同第一作者,四川农业大学林育和李明洲为文章共同通讯作者。该研究得到国家重点研发计划(2022YFF1000100)和国家自然科学基金等项目资助。

原文链接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202305706

内容编译:LMZ
内容排版:水笔仔
校对审核:Mable

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