研究揭示人早期胚胎中 Polycomb 抑制格局的建立过程
研究对人类配子、二细胞胚胎、八细胞胚胎、囊胚和胚胎干细胞中的 H2AK119ub(H2Aub)进行图谱分析,发现 H2Aub 最早在二细胞阶段于 GC 富集区域出现,随后逐步累积,并在后期集中于 PcG 靶基因。
推荐理由:该研究追踪人胚胎从配子到囊胚的 H2Aub 动态,说明 H2Aub 如何引导 H3K27me3 重建 Polycomb 抑制格局。
研究对人类配子、二细胞胚胎、八细胞胚胎、囊胚和胚胎干细胞中的 H2AK119ub(H2Aub)进行图谱分析,发现 H2Aub 最早在二细胞阶段于 GC 富集区域出现,随后逐步累积,并在后期集中于 PcG 靶基因。
推荐理由:该研究追踪人胚胎从配子到囊胚的 H2Aub 动态,说明 H2Aub 如何引导 H3K27me3 重建 Polycomb 抑制格局。
一项新工作在 379 个人脑样本中绘制了可变多聚腺苷酸化这一转录后调控层,显示 3′-UTR 选择上的遗传变异与疾病相关位点及下游分子效应相关。可变多聚腺苷酸化通过改变 mRNA 末端影响 mRNA 稳定性、翻译或亚细胞定位,而不一定改变 RNA 丰度。
推荐理由:在 379 个人脑样本中绘制可变多聚腺苷酸化图谱,把 3′-UTR 选择相关的遗传变异与疾病位点及下游分子效应联系起来。
AmpliconSuite 是一个从肿瘤全基因组测序数据分析局灶性扩增的工具包,可识别染色体外 DNA(ecDNA)、断裂-融合-桥(breakage–fusion–bridge)及其他扩增模式,其 ecContext 模块对 ecDNA 结构分类以理解形成机制。
推荐理由:该工具把肿瘤全基因组测序中的局灶性扩增分析整合为端到端流程,并在 72 个模型、175 个基因上做了 FISH 验证。
研究团队发布结构变异检测工具 HitSV,通过感知基因组重复性与断点特征密度识别断点,并结合单倍型分辨的局部组装,实现跨测序技术的碱基分辨率结构变异重建与基因分型。在 HG002 基准上,HitSV 的基因型 F1 分数相比现有最优 SV caller 分别提升 15–72%(长读长)、10–36%(短读长)和 12%(混合测序)。应用于 1KGP 第四期队列时,HitSV 将 SV 检出集扩大 31.5%,明显改变等位基因频率分布。在一个中国长读长队列中,HitSV 发现串联重复与移动元件组成的复合阵列是一类常见、多等位的复杂 SV,提示这类复合重复结构是此前被低估的人类结构变异来源。
推荐理由:HitSV 在 HG002 基准上把基因型 F1 提升 10–72%,并在大队列中发现一类此前被低估的复杂结构变异。
一项发表于Genome Medicine的研究用定量演化框架分析2171份样本,区分突变率与选择,发现NOTCH1突变在组织学正常食管上皮克隆扩增中受强正选择,这解释了其在该组织中的高 prevalence。
推荐理由:研究用2171份样本区分突变率与选择,显示NOTCH1在正常食管上皮中受强选择,却与TP53、RB1呈拮抗上位性,抑制后续恶性演化。
研究利用 467,152 份 UK Biobank 基因组构建了全表型结构变异图谱,显示大于 50 bp 的结构变异是人类疾病风险中重要且此前被低估的来源。该资源揭示了与疾病相关的罕见结构变异和调控性结构变异,为理解人类生物学和药物研发提供线索。
推荐理由:基于近 50 万份 UK Biobank 基因组构建的结构变异图谱,把大于 50 bp 的变异与疾病风险系统关联起来,可作为结构变异研究的参考资源。
CRISPR-HAWK 是一个把个体和群体尺度的变异与单倍型纳入 gRNA 设计的框架,代码已在 GitHub 开源。作者在 79 648 个基因组上分析治疗靶点,发现变异会显著改变向导表现:针对 BCL11A 的镰状细胞病治疗向导存在完全消除预测切割活性的单倍型,七个治疗位点中 82.5% 的向导带有影响在靶活性的变异,变异还会产生新的 PAM 位点、带来参考基因组设计看不到的个体特异性向导。
推荐理由:该工具把个体与群体层面的变异和单倍型纳入 gRNA 设计,并给出 79 648 个基因组上的评估结果,可供做 CRISPR 靶点选择时参考。
中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞团队与陈宇航团队在 Nature Plants 在线发表研究,提出结构指导设计与顺式调控优化相结合的等位基因工程策略,创制了除草剂抗性提升的水稻和小麦新种质。
推荐理由:该工作把蛋白结构指导的编码区变异与顺式调控元件整合结合,在水稻和小麦中同时改造 HPPD,为复杂农艺性状改良提供可迁移路径。
TorchGWAS 1.0 发布,这是一个用 GPU 批量运算对大量定量表型做协变量校正线性关联检验的框架。
推荐理由:面对数千个定量表型逐个做 GWAS 的算力瓶颈,该工具给出与 PLINK 2.0 一致的统计量和大规模运行时间。
研究团队对 62 例原发胰腺导管腺癌(PDAC)肿瘤进行单细胞 RNA 测序(443,451 个细胞),并对其中 11 例肿瘤匹配空间转录组(53,236 个 spot),同时纳入 6 例化疗前后配对样本,刻画克隆、转录与空间多样性。分析发现同一肿瘤内共存多个遗传上不同的肿瘤克隆,克隆特异的配体-受体程序受基因组剂量调控:配体或受体扩增增强相应互作,缺失则抑制,空间转录组与多重免疫荧光支持这些遗传编码差异。
推荐理由:62 例原发肿瘤的单细胞与空间转录组图谱,把克隆异质性、8q24/MYC 扩增与经典-基底表型转换联系起来。
研究发现 ecDNA 是微核的重要来源,复制压力下 ecDNA 发生有丝分裂聚集、不对称分配和错分进入微核,携带 ecDNA^+ 微核的细胞增殖能力下降、更易死亡。单微核测序显示多个不同 ecDNA 种类会汇聚到同一微核中;在 MYCN 扩增的神经母细胞瘤患者中,诊断时 ecDNA^+ 微核频率较高与总生存期改善相关。作者据此提出有丝分裂期 ecDNA 滞留可能成为治疗切入点。
推荐理由:研究把 ecDNA 的微核错分与适合度下降联系起来,并给出神经母细胞瘤患者生存关联,为理解 ecDNA 的代价提供新角度。
Ensembl 建立全基因组 Cactus 比对集中仓库,在 https://ftp.ensembl.org/pub/misc/compara/multi/hal_files/ 提供鸟类、哺乳动物、昆虫、甲壳类、线虫、禾谷类、鱼类和 SARS-CoV-2 等类群的比对文件与元数据。
推荐理由:Ensembl 把多类群全基因组 Cactus 比对集中到统一 FTP 目录,做比较基因组和共线性分析的读者可据此直接取用。
欧盟委员会宣布通过 Horizon Europe 的三项资助,向 EMBL-EBI 与国际伙伴共同管理的 GENCODE、UniProt 和 Europe PMC 提供 5700 万欧元。
推荐理由:欧盟委员会通过 Horizon Europe 向 EMBL-EBI 管理的三个开放数据资源拨款,可了解各资源的具体分配额度。
中国科学院遗传与发育生物学研究所李响研究组在 Developmental Cell 在线发表论文,将微流控空间条形码技术与 SPRITE-like 无连接酶接触检测策略结合,开发出空间三维基因组学技术 SpaceA,可在组织切片原位高置信度解析远距离染色质互作。
推荐理由:SpaceA 把空间条形码与无连接酶接触检测结合,让染色质远距离互作能在组织切片原位测量,为空间三维基因组学提供了新手段。
Anderson 等对九种哺乳动物的脑组织开展单细胞多组学比较,发现增强子的保守性不止体现在 DNA 序列上,还体现在细胞类型特异性和靶基因上。功能实验进一步显示,古老调控元件与人类特异调控元件共同影响脑生物学和神经系统疾病的易感性。
推荐理由:跨九种哺乳动物比较脑内基因调控,把增强子保守性从序列层面延伸到细胞类型与靶基因层面。
文章指出,高通量生物学与基因组学近二十年的快速扩张已编目出多种细胞类型和条件下基因功能的多个方面,人工智能与深度学习的进展也让功能基因组学测量预测更准确。作者认为,把实验编目和准确预测等同于对生物过程理论理解的增长,最终会误导人。
推荐理由:文章区分实验编目、预测能力与理论理解,为评估功能基因组学与深度学习进展提供概念框架。