北京生科院胚胎发育过程中新生突变的调控作用研究获进展

EpiDenovo平台构建及结果展示

　　近日，中国科学院北京生命科学研究院孙中生团队以EpiDenovo: a platform for linking regulatory de novo mutations to developmental epigenetics and diseases为题的研究成果，发表在Nucleic Acids Research上。该研究通过整合分析多组学数据对283,888个新生突变（DNMs）进行全面的功能注释，并首次对非编码区的新生突变进行调控注释，发现33.87%的新生突变对胚胎发育过程具有潜在的调控作用。

　　新生突变是指父母的生殖细胞或受精卵在分裂过程中发生并传递给下一代的突变，主要表现为单核苷酸突变、小的插入缺失、拷贝数变异和结构变异。子代中，这种新生突变数量的增加已被证明与智力障碍、自闭症和精神分裂等神经发育疾病和罕见病的发生相关。但绝大多数新生突变发生在非编码区不会引起蛋白结构的改变，因此这些突变如何影响生物表型尚不清楚。胚胎发育是一个受到严格调控的过程，过程中任一环节受到干扰都会影响胚胎的正常发育，进而引发疾病。因此，阐明配子发生过程或胚胎发育早期发生的新生突变与胚胎发育的调控关系，不仅有助于理解发育相关疾病（包括神经精神疾病和先天性心脏病）的发生和发展，而且有助于揭示非编码区新生突变的生物学意义。目前，绝大部分的生物信息工具只能对编码区的突变进行功能预测。基于此，孙中生团队收集和分析了不同胚胎发育时期的875个转录组和540个表观基因组数据，并建立了调控网络和统计学模型来研究新生突变在胚胎发育过程中的调控作用。研究发现，某些基因簇附近发生了大量的非编码新生突变，而且这些新生突变位于易接近的、松散的染色质区域，并在空间上能够通过染色质互作来调控目标基因的表达。

　　研究通过收集和整合胚胎发育过程中的ChIP-seq、ATAC-seq、DNase-seq和Hi-C等各种调控数据，开发了方便用户挖掘相关致病基因信息的功能注释平台EpiDenovo（http://www.epidenovo.biols.ac.cn/），用户通过EpiDenovo能够直接查看全基因范围的调控信号，为研究胚胎发育的调控机制、神经精神疾病的发病机制提供了便利。

　　研究为揭示新生突变在发育疾病中的作用，以及对发育疾病的精准分子诊断，提供了崭新的研究视角和研究方法。研究工作得到了国家重点研发计划项目的资助。

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