研究獲得青鳉胚胎發(fā)育過程中的轉(zhuǎn)錄及調(diào)控動(dòng)態(tài)圖譜

青鳉（Oryzias latipes）是一種重要的脊椎動(dòng)物模型，已經(jīng)在遺傳學(xué)、發(fā)育生物學(xué)以及環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。目前，青鳉已有高質(zhì)量的基因組序列，以及大量可用的遺傳學(xué)技術(shù)手段。然而，目前的青鳉基因組注釋主要是基于生物信息學(xué)預(yù)測和短讀長的轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)，仍然存在很多問題。低質(zhì)量的基因組注釋是利用青鳉作為模式動(dòng)物進(jìn)行組學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)研究的重要障礙。

近日，中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員屠強(qiáng)團(tuán)隊(duì)和日本國家基礎(chǔ)生物學(xué)研究所教授Kiyoshi Naruse團(tuán)隊(duì)合作，用PacBio轉(zhuǎn)錄組測序、Illumina轉(zhuǎn)錄組測序以及ATAC-seq這三種組學(xué)實(shí)驗(yàn)手段獲得了青鳉胚胎發(fā)育過程中的轉(zhuǎn)錄及調(diào)控動(dòng)態(tài)圖譜。整合這些數(shù)據(jù)，研究者獲得了準(zhǔn)確全面的基因注釋信息，其中包括17000個(gè)新轉(zhuǎn)錄本、1600個(gè)轉(zhuǎn)錄因子、1100個(gè)長鏈非編碼RNA和150000個(gè)候選順式調(diào)控元件。此外，利用時(shí)間序列數(shù)據(jù)提供的基因表達(dá)動(dòng)態(tài)圖譜，研究人員發(fā)現(xiàn)了一批在胚胎發(fā)育中出現(xiàn)轉(zhuǎn)錄本異構(gòu)體轉(zhuǎn)換的基因；利用基因調(diào)控動(dòng)態(tài)圖譜，研究人員發(fā)現(xiàn)了順式調(diào)控元件之間有同步、抑制、增強(qiáng)子轉(zhuǎn)換、提前開放四種調(diào)控邏輯，而在反式調(diào)控元件方面，發(fā)現(xiàn)了一批早期胚胎發(fā)育中的先鋒轉(zhuǎn)錄因子。該研究首次獲得了全面的青鳉胚胎發(fā)育多組學(xué)數(shù)據(jù)集。研究人員將這三種組學(xué)技術(shù)組合命名為“ENCODE最小工具箱”，對于很多缺乏組學(xué)數(shù)據(jù)的物種來說，這個(gè)技術(shù)組合應(yīng)該作為首選的組學(xué)分析工具，對相關(guān)領(lǐng)域都有重要參考意義。

另外，團(tuán)隊(duì)開發(fā)了青鳉組學(xué)數(shù)據(jù)門戶網(wǎng)站，提供該研究獲得的以及已發(fā)表的相關(guān)數(shù)據(jù)供研究人員使用。該網(wǎng)站提供了上百組學(xué)數(shù)據(jù)，來自于多種組學(xué)技術(shù)以及多個(gè)胚胎發(fā)育階段或成體組織等樣品，還提供了大量功能注釋信息和表達(dá)定量數(shù)據(jù)。

該成果以Dynamic Transcriptional and Chromatin Accessibility Landscape of Medaka Embryogenesis為題發(fā)表于Genome Research上。屠強(qiáng)研究組博士研究生李瑩姝和劉勇杰為該論文共同第一作者，屠強(qiáng)和Kiyoshi Naruse為該論文共同通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金和中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)的資助。

圖：青鳉胚胎發(fā)育的多組學(xué)研究。(a) 改善了的青鳉基因組注釋。(b) 順式調(diào)控邏輯：同步、抑制、增強(qiáng)子轉(zhuǎn)換、提前開放。(c) 反式調(diào)控邏輯：早期胚胎發(fā)育中的先鋒轉(zhuǎn)錄因子。(d) 青鳉組學(xué)數(shù)據(jù)門戶網(wǎng)站。

來源：中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所