【摘 要】
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DNA元件百科全书（ENCODE,ENCyclopedia Of DNA Elements）计划是后基因组时代基因组序列功能注释的重要国际合作项目。在ENCODE项目的带动下,人类、小鼠、其他模式生物和农业动物等基因组调控序列的注释信息被逐步完善,为复杂性状以及疾病的遗传调控机制解析提供了强有力的支撑。猪作为供给人类蛋白质的主要来源,不仅满足了人们的果腹需求,同时也是良好的动物医学模型,还能作为异
【基金项目】
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国家自然科学基金（31790413）; 国家自然科学基金（31760657）; 国家自然科学基金（32160781）
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DNA元件百科全书（ENCODE,ENCyclopedia Of DNA Elements）计划是后基因组时代基因组序列功能注释的重要国际合作项目。在ENCODE项目的带动下,人类、小鼠、其他模式生物和农业动物等基因组调控序列的注释信息被逐步完善,为复杂性状以及疾病的遗传调控机制解析提供了强有力的支撑。猪作为供给人类蛋白质的主要来源,不仅满足了人们的果腹需求,同时也是良好的动物医学模型,还能作为异种器官移植的潜在供体。但目前人们对猪基因组调控序列的注释仍不完整,限制了猪复杂性状的遗传机制解析及其在医学研究中的应用。本研究设计了来自中国地方品种巴马香和西方商业品种大白猪两个发育阶段（胚胎期和成年期）的5个组织（大脑、心脏、肝脏、肌肉、小肠）共70个样本,结合以H3K27ac为抗体的染色质免疫共沉淀测序（Ch IP-Seq）和转录组测序（RNA-Seq）技术系统构建了家猪多时空多维度的全基因组调控元件图谱和基因表达图谱。从序列保守性、靶基因预测、基因通路富集分析、转录因子结合等方面,我们对鉴定到的101290个活性调控元件进行了全方位展示,全面揭示了调控元件在不同组织、不同发育阶段、不同品种和不同性别间的特异性调控功能。其次,从多个方面对构建的调控元件图谱进行功能解析以及应用价值的挖掘:第一,参考人类与小鼠中的研究,发现多组学数据鉴定家猪基因组安全港（Genome Safe Harbor）的应用潜力,鉴定110个新的家猪基因组候选安全港位点;第二,结合DNA甲基化数据发现,组蛋白乙酰化（H3K27ac）与DNA甲基化修饰共同调控基因XIST的表达,从而影响X染色体的失活;第三,整合前人已发表的全基因组关联分析（GWAS）数据,发现影响复杂性状的相关基因与因果突变位点富集在相应组织的调控元件区域,比如在胚胎肝脏与肌肉中高活性的增强子含有一个调控IGF2基因表达的因果突变。为了进一步验证调控元件对组织特异性生物学功能的调控作用,我们通过两种组蛋白修饰（H3K4me3和H3K27ac）的Ch IP-Seq数据发现调控元件与垂体组织的机体生长、内分泌等功能密切相关。同时,通过整合巴马香与中国野猪大脑与肝脏组织的Ch IP-Seq和RNA-Seq数据,为家猪驯化过程中的遗传调控提供表观基因组层面的见解。
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