在复制过程中,扩散控制了基因素的局部与分散遗传,并塑造了表观基因组结构

科学领域:

• 表观遗传学和分子生物学
• 基因组学和染色体结构
• 细胞动力学和遗传学

背景情况:

• 跨细胞分裂的基因组遗传对于维持表观基因组状态至关重要.
• 最近的发现挑战了对局部组质子遗传的传统观点,表明活跃和被抑制的基因组区域的不同动态.
• 这些动态似乎独立于转录合的基因素周转.

研究的目的:

• 开发一种随机模型,解释在复制叉上观察到的基因组动态.
• 为了研究在活性与抑制的染色质中差异性基因素扩散率的作用.
• 为了预测由扩散产生的新型组织素标记相似性的模式.

主要方法:

• 在复制分叉中开发 histone 动态的随机模型.
• 定量分析与实验观测相关联的基因素扩散性.
• 预测可归因于扩散的基因组标记相似性模式.
• 在两个细胞系中使用ChIP-seq,复制时间和Hi-C数据集进行验证.

主要成果:

• 在活性和抑制的染色质中,不同的组分子扩散性量化地解释了最近的实验发现.
• 该模型预测了基因组位因扩散而导致的基因组位之间基因组标志相似性的特定模式.
• 这些预测的模式在实验验证实了活跃和抑制的基因素标记.
• 有证据表明,在"扩散可访问域" (DADs) 内的基因组扩散有助于表观遗传标记的再分配.

结论:

• 基因组扩散,而不仅仅是局部遗传,可能在维持表观基因组状态方面发挥重要作用.
• 跨细胞分裂的表观遗传记忆可以通过在较大的DAD中保持基因素标记来建立.
• 这种基于扩散的机制为表观遗传的严格位置信息提供了一个替代方案.