猕猴大脑发育调控的三维基因组解析与灵长类脑进化的遗传机制研究
发布单位: 2022年12月30日
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服务时间:2021年

服务对象和范围:中国科学院遗传资源与进化国家重点实验室宿兵课题组

服务背景和意义

人类大脑起源于漫长的进化过程,其最显著的改变是大脑的认知功能,反映在脑容量的显著扩增和脑结构的高度精细化。 人类进化过程中,哪些遗传改变造就了人类大脑,是国际科学界长期力图回答的重要科学问题。宿兵研究团队联合国内研究人员,开展了跨物种大脑发育三维基因组的研究。首先,构建了中国猕猴胎脑的高分辨三维基因组图谱,并综合猕猴胎脑的转录组图谱、染色质开放区图谱以及染色质锚定蛋白 CTCF 的分布图谱,首次构建了猕猴胎脑发育过程中的染色质精细空间构象,鉴定了包括染色质区室、染色质拓扑结构域(简称 TAD)以及染色质环 ( 简称 Loop) 等不同尺度的染色质结构,以及基因组在大脑发育中发挥重要作用的调控元件(如增强子等)。其次通过与已发表的公共数据整合,利用跨物种三维基因组的比较(人类、猕猴和小鼠),发现了多个具有人类特异染色质结构的基因组位点,包括 499 个人类特异 TADs 和 1266个人类特异 Loops。这些人类特异 Loops 显著富集增强子 - 增强子互作的调控模式,提示大脑发育在人类祖先中进化出更为精细的转录调控网络。这一研究成果首次产生了非人灵长类动物的高精度三维基因组学图谱资源,并利用大脑三维基因组的跨物种多组学分析,发现了人类特异的染色质结构和脑发育调控元件,为阐明人类大脑发育的进化机制提供了新思路和证据。

服务成效

这一研究成果首次产生了非人灵长类动物的高精度三维基因组学图谱资源,并利用大脑三维基因组的跨物种多组学分析,发现了人类特异的染色质结构和脑发育调控元件,为阐明人类大脑发育的进化机制提供了新思路和证据,研究成果发表于 Cell。入选 2021 年度中国生物信息学十大进展。

服务内容和主要方式

签订合作协议,资源库提供非人灵长类实验动物资源、专业的实验人员及技术服务,以及标准的动物实验技术平台进行科学研究。