2019年9月11日，國際學(xué)術(shù)期刊《Computational and Structural Biotechnology Journal》（SCI生物學(xué)大類二區(qū)，2018IF: 4.72）在線發(fā)表了我院省部共建草原家畜生殖調(diào)控與繁育國家重點實驗室左永春教授為通訊作者，題目為“The spatial binding model of the pioneer factor Oct4 with its target genes during cell reprogramming”的學(xué)術(shù)論文。
Oct4作為一種先鋒轉(zhuǎn)錄因子，在細胞多能性的獲得和維持中起到了重要的作用。本研究通過從全局水平描述Oct4的空間結(jié)合模式，并利用Oct4作用于其靶基因Chip-seq全基因DNA結(jié)合譜數(shù)據(jù)，使用MACS獲得的peak數(shù)據(jù)的三種定量描述參數(shù)（峰高、峰寬、峰距）對Oct4的結(jié)合能力進行了定量表征，最后提出Oct4空間結(jié)合影響其靶基因表達的多元回歸模型。Oct4空間結(jié)合的動態(tài)圖譜顯示，其靶向結(jié)合的主要發(fā)生在細胞重編程的中間階段(第7天至第15天)，啟動子是首選的靶向區(qū)域。另外，Oct4的靶向結(jié)合表現(xiàn)出明顯的染色體偏倚，1-11號染色體的總體富集程度高于其他染色體，其中很少結(jié)合在Y染色體上，表明TF介導(dǎo)重編程發(fā)生的戲劇性事件主要集中在常染色體上。
此外，本研究發(fā)現(xiàn)在重編程過程中Oct4作用于其靶基因的空間結(jié)合模式是動態(tài)變化的。特別是結(jié)合峰的高度和寬度隨著重編程過程的發(fā)生逐漸增加，但結(jié)合峰距靶基因TSS的距離卻呈現(xiàn)減小的趨勢。重要的是，寬度的顯著增加與靶基因激活表達是一致的。與之相反，結(jié)合峰距靶基因TSS的距離與基因表達呈負相關(guān)，其中寬度在調(diào)控靶基因表達中起著更為重要的作用。最后，該研究引入多元線性回歸方法建立了Oct4的空間結(jié)合模型。結(jié)果證實，結(jié)合峰的高度、寬度與基因表達呈正相關(guān)。與乘項相比，高與寬的加和交互項能更好地優(yōu)化模型性能。改進后模型的平均可決系數(shù)為81.38%?；谧顑?yōu)模型，篩選出一些在重編程過程中與Oct4協(xié)同調(diào)控發(fā)揮作用的多能性基因，以期為細胞重編程中先鋒因子空間結(jié)合模式的協(xié)同調(diào)控提供新的見解，進而為提高TF介導(dǎo)的重編程效率提供一定幫助。
論文以內(nèi)蒙古大學(xué)為第一和通訊作者單位，論文的第一作者為生命科學(xué)學(xué)院學(xué)生李寒霜（2019級碩士研究生，生命科學(xué)學(xué)院2015級生物技術(shù)基地本科生）。該工作得到國家自然科學(xué)基金（61561036, 61702290）、內(nèi)蒙古大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目（201714298）、內(nèi)蒙古自治區(qū)高等學(xué)校“青年科技英才支持計劃”（NJYT-18-B01）和內(nèi)蒙古自治區(qū)"杰出青年"培育基金(2017JQ04)等項目的支持。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.csbj.2019.09.002
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