DNA甲基化、RNA甲基化(m6A/m5C)、ChIP-seq、单细胞转录组、宏基因组|项目文章精选

DNA甲基化研究

(1)RRBS项目:DNA甲基化+转录组等多组学分析揭示IDH1-R132H突变加剧顺铂诱导肾毒性

期刊:Cell Death & Differentiation   影响因子:IF 13.7     样本:小鼠 细胞

本研究通过简化基因组甲基化测序(RRBS)和对应的转录组测序(RNA-seq)分析发现IDH1-R132H突变会使得NDUFA1启动子区甲基化增加,导致其表达下调,抑制了NDUFA1和FSP1之间的相互作用,从而影响FSP1在线粒体中的定位及其将泛醌还原为泛醇的能力,线粒体ROS和脂质过氧化物的积累,进而加剧顺铂诱导的肾小管上皮细胞氧化损伤和铁死亡。这一研究揭示了IDH1-R132H突变在顺铂诱导的肾损伤中的关键作用,提示靶向NDUFA1和FSP1之间的相互作用可能是防止顺铂诱导肾毒性的治疗策略,为携带IDH1-R132H突变的肿瘤患者提供更个性化的治疗策略,以减少肾损伤的发生。

RRBS测序分析
RRBS测序对差异上调启动子区域的基因进行GO富集分析

(2)scRRBS项目:单细胞甲基化+转录组多组学分析揭示哺乳期母体低蛋白饮食对子代的跨代传递

期刊:Journal of Genetics and Genomics   影响因子:IF 6.6     样本:小鼠 卵母细胞

本研究利用母体哺乳期低蛋白饮食(LPD)小鼠模型,展示了母体LPD在哺乳期会导致存活率下降和生长迟缓,显著减少排卵和窝仔大小,并改变雌性LPD子代的新陈代谢、肠道微生物组和卵母细胞转录组。LPD-F1中期II(MII)卵母细胞转录组测序分析结果表明,差异表达基因在女性妊娠和多个代谢过程中富集。母体LPD导致早期生长迟缓并损害代谢健康,这些影响可以传递超过两代。研究还利用采用单细胞简化基因组亚硫酸盐测序 (scRRBS)来分析LPD和LPD-F1卵母细胞甲基化模式变化部分可以传递给F2卵母细胞,阐明哺乳期间母体营养如何影响子代的生殖细胞 DNA 甲基化,从而探索跨代传递机制。总之,本研究结果揭示了LPD在哺乳期通过卵母细胞表观遗传变化跨代传递影响子代健康。


LPD-F1卵母细胞中的整体DNA高甲基化


LPD-F1卵母细胞中的差异甲基化区域(DMRs)分析

(3)微量WGBS项目:微量DNA甲基化分析揭示MeCP2在卵子发生和卵巢衰老中的表观遗传调控

期刊:Cellular and Molecular Life Sciences   影响因子:IF 8     样本:小鼠 卵母细胞

本研究通过对野生型ICR小鼠和转基因小鼠的一系列比较分析结果表明,MeCP2蛋白在原始卵泡和初级卵泡中高表达,但在次级卵泡中几乎检测不到。但在衰老卵巢中,卵母细胞和颗粒细胞中的MeCP2蛋白显著增加。生长中的卵母细胞中的MeCP2过表达会导致转录失调、DNA高甲基化和基因组不稳定,最终导致卵泡生长停滞和凋亡。DCAF13是Cullin 4-RING(CRL4)E3连接酶的底物识别接头,可以靶向MeCP2,并在细胞和卵母细胞中被多泛素化以进行降解。Dcaf13基因敲除的卵母细胞表现出MeCP2蛋白积累,并且在MeCP2敲低后部分挽救了由Dcaf13缺失诱导的卵泡生长停滞。RNA-seq结果揭示生长中的卵母细胞中,大量基因受DCAF13-MeCP2轴调控。本研究表明,CRL4DCAF13E3泛素连接酶靶向MeCP2进行降解,以确保生长中的卵母细胞中正常的DNA甲基化和转录。此外,在衰老的卵泡中,观察到DCAF13和DDB1蛋白的死亡,表明了一种潜在调控卵巢衰老的新机制。

MeCP2在生长中的卵母细胞中过表达导致CpG岛的DNA高甲基化

RNA甲基化研究

(1)m5C RNA-BS项目:RCMS编辑系统在特定细胞RNA位点的靶向m5C甲基化和去甲基化研究

期刊:Nucleic Acids Research   影响因子:IF 16.6    样本:细胞

本研究作者开发了一种基于CRISPR-Cas13d的编辑系统,名为重编程m5C修饰系统(RCMS),用于特定转录本中的靶向m5C甲基化和去甲基化。通过m5C RNA-BS等分析揭示RCMS编辑系统能够精确地在特定RNA位点添加或去除m5C修饰,改变细胞转录本稳定性。

RCMS dCasRx-NSUN6 编辑器的特异性和非靶甲基化测序

(2)m5C RNA-BS项目:NSUN2介导m5C修饰代谢重编程促进结直肠癌进展

期刊:Advanced Science   影响因子:IF 14.3    样本:人 肾细胞

本研究通过RNA-BS等分析鉴定出m5C甲基转移酶NSUN2在CRC中表达水平升高及其在结直肠癌(CRC)中的致癌作用,以及潜在的遗传和分子机制。NSUN2诱导的代谢重编程以m5C依赖性方式调控ENO1表达增强葡萄糖代谢,导致CRC细胞中乳酸产生增加。此外,乳酸不仅通过组蛋白H3K18乳酸化(H3K18la)激活NSUN2转录,还诱导NSUN2在Lys356残基(K356)发生乳酸化,这对于捕获靶RNA和ENO1 mRNA m5C修饰至关重要。

RNA-BS+RNA-seq揭示NSUN2介导m5C修饰靶向CRC中的ENO1导致葡萄糖代谢重编程

(3)m6A项目:MeRIP-seq+RNA-seq揭示不同品种猪肌肉发育的m6A RNA甲基化差异

期刊:cells  影响因子:IF 5.1   样本:仔猪 肌肉细胞

本研究鉴定了大约克猪(Large White, LW)和宁乡猪(Ningxiang, NX)不同品种新生仔猪肌肉发育过程中的差异表达基因,并通过MeRIP-seq绘制了m6A甲基化模式。研究结果表明,m6A修饰在肌肉发育的新生仔猪阶段调控肌肉细胞发育、肌原纤维、细胞周期和磷酸酶调节活性。且LW和NX猪中差异表达基因主要富集在参与蛋白质合成通路中。对MeRIP-seq和RNA-seq数据进行联合分析,共鉴定出27个差异表达且m6A修饰基因。还鉴定出一种典型的肌肉特异性包膜跨膜蛋白WFS1,在LW和NX猪中通过m6A修饰被差异调控,进一步揭示了m6A修饰以YTHDF2依赖方式加速了WFS1降解。最后鉴定了WFS1最后一个外显子中的C21551T导致m6A甲基化变化,从而影响LW和NX猪中的WFS1表达水平差异。本研究对NX和LW猪在新生仔猪肌肉发育期间的m6A修饰进行了全面分析,并阐明了m6A修饰对这两个品种WFS1差异表达的调控机制。

LW和NX猪肌肉之间差异性m6A修饰比较

DNA与蛋白互作

(1)ChIP-seq项目:HPV编码的环状RNA  circE7促进头颈部鳞状细胞癌免疫逃逸

期刊:Nature Communications   影响因子:IF 14.7     样本:人肿瘤组织、小鼠

本研究通过整合23对头颈鳞癌(HNSCC)肿瘤样本及其邻近正常组织,以及105个HNSCC患者的石蜡包埋样本,结合细胞和动物实验、体内外实验,揭示circE7通过表观遗传机制下调LGALS9基因(编码Galectin-9蛋白),从而抑制T细胞功能和活性,进而促进HNSCC免疫逃逸。

图:HN30细胞中过表达circE7的ChIP-seq和ChIP-qPCR分析

(2)ChIP-seq项目:c-di-AMP与DasR互作以调控细菌生长、发育和抗生素合成

期刊:Nature Communications   影响因子:IF 14.7     样本:红霉素生产菌

该研究将生产红霉素的红霉素生产菌(红霉糖多孢菌,Saccharopolyspora erythrae)中的DasR鉴定为c-di-AMP的靶标,从而揭示c-di-AMP与该细菌中GlcNAc信号之间的直接联系。研究还表明c-di-AMP结合刺激了DasR介导的GlcNAc摄取和利用抑制,并描述了c-di-AMP介导形成c-di-AMP连接的DasR二聚体形成的分子机制。由于GntR家族调控因子以二聚体形式与DNA互作,因此DasR的有效二聚体化激活了DasR对其目标调控子的调节。具体来说,DAC活性受到DasR的直接转录调控,从而形成调控环,调控从营养状态到形态分化和抗生素合成的完整信号级联。最后,系统发育分析和体外实验进一步表明,c-di-AMP通过变构调节发挥全局调控作用,并通过DasR介导的信号整合在产生c-di-AMP的放线菌中可能是保守且必需的。

ChIP-seq分析在红霉素产生菌中c-di-AMP升高对DasR依赖的全基因组影响  

单细胞转录组

Smart-seq2项目:单细胞转录组测序揭示光疗通过脑膜淋巴系统改善阿尔兹海默症(AD)和衰老

期刊:Nature Communications   影响因子:IF 14.7     样本:小鼠 海马体

脑膜淋巴管(MLV)参与淀粉样蛋白β(Aβ)的清除,被认为是阿尔茨海默病(AD)的潜在治疗靶点。本研究基于MLV的表层空间分布,采用近红外光调节淋巴引流,显著改善老年小鼠和AD(5xFAD和APP/PS1)小鼠的认知,并通过减少aβ沉积、神经炎症和神经元损伤等来改善AD相关病理。此外透射电子显微镜成像和RNA测序(Smart-seq2)数据表明,通过光调节改善了脑膜淋巴管内皮细胞(MLEC)的线粒体代谢和细胞连接。这些研究共同表明,近红外光治疗可以通过恢复mLEC功能来增强MLV清除能力,从而改善认知功能。总之,光的淋巴引流增强促进了衰老和AD小鼠模型的病理缓解和认知增强,为神经退行性疾病提供了潜在的改善策略。

从海马体(hippocampus,HPC)组织中提取总RNA并测序,揭示光对5xFAD小鼠海马体相关基因表达的改善效果

微生物组

宏基因组测序项目:多组学分析揭示玉米青贮好氧变质及黄梁木叶精油对其影响的研究

期刊:Chemical Engineering Journal    影响因子:IF 13.3     样本:青贮玉米

为了更好地理解青贮饲料的有氧变质过程及其潜在机制,以及黄梁木Neolamarckia cadamba(NCL)精油对这一过程的影响,研究者进行了宏基因组学、转录组学和代谢组学的分析。研究者在2021年制备了全株玉米青贮,并在暴露于空气中的不同时间点(0、3、7、14天)进行了温度、发酵质量、微生物群落和代谢物的分析。随后,提取并分析了NCL精油的成分,并研究了其对从有氧恶化青贮中分离出的微生物菌株的抗菌活性。最后,在2022年,将NCL精油添加到全株玉米青贮中,研究其对青贮有氧稳定性的影响和机制。

全株玉米青贮在空气中暴露14 d的变化

参考文献:

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10、Shuo, Wu & Peishan, Huang& Chao, Zhang & Wei, Zhou & Xiaoyang, Chen & Qing, Zhang.(2024). Novel strategy to understand the aerobic deterioration of corn silageand the influence of Neolamarckia cadamba essential oil by multi-omicsanalysis. Chemical Engineering Journal. 482. 148715. 10.1016/j.cej.2024.148715.

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