DNA与蛋白质互作及染色质开放性研究方案应用案例汇总
DNA与蛋白质互作及染色质开放性研究是表观遗传学中的重要领域，影响基因表达调控和细胞功能。染色质开放性指的是染色质在全基因组范围内的开放程度。蛋白-DNA互作则涉及转录因子和其他DNA结合蛋白与基因组特定区域的结合，调控基因表达。研究DNA与蛋白质互作及染色质开放性有助于揭示基因表达调控的分子机制，对理解细胞分化、发育以及疾病发生具有重要意义。
易基因项目案例
案例1
ChIP-seq项目：HPV编码的环状RNA circE7促进头颈部鳞状细胞癌免疫逃逸
期刊：Nature Communications
影响因子：IF 14.7
样本：人肿瘤组织、小鼠
本研究通过整合23对头颈鳞癌（HNSCC）肿瘤样本及其邻近正常组织，以及105个HNSCC患者的石蜡包埋样本，结合细胞和动物实验、体内外实验，揭示circE7通过表观遗传机制下调LGALS9基因（编码Galectin-9蛋白），从而抑制T细胞功能和活性，进而促进HNSCC免疫逃逸。
图：HN30细胞中过表达circE7的ChIP-seq和ChIP-qPCR分析[1]
案例2
ChIP-seq项目：蛋白质酰基化与c-di-GMP协同调控放线菌发育与抗生素合成机制
期刊：Nucleic Acids Research
影响因子：IF 16.6
样本：细菌
放线菌生长发育主要受c-di-GMP和广域调控因子BldD互作调控。对红霉素生产菌（S. erythraea）的研究结果表明外界环境氮胁迫引起积累的乙酰磷酸（AcP）与c-di-GMP协同调控BldD活性。AcP诱导的K11位点乙酰化显著抑制BldD形成二聚体并与靶DNA解离，干扰c-di-GMP的信号通路，从而调控发育变化和抗生素合成。
图：S.erythraea中BldD靶基因ChIP-seq分析[2]
ChIP-seq分析在红霉素产生菌中c-di-AMP升高对DasR依赖的全基因组影响（课题组2024 NC研究新成果）[3]
案例3
ChIP-seq项目：人畜共患寄生虫弓形虫的蛋白质乳酸化和代谢调控
期刊：Genomics, Proteomics & Bioinformatics
影响因子：IF 9.5
样本：弓形虫
本研究绘制了速殖子增殖细胞的乳酸化组图谱，并在弓形虫RH株系中955种蛋白质上鉴定出1964个乳酸化位点。使用特异性乳酸化抗体进行ChIP-seq分析，分析结果表明组蛋白H4K12la和H3K14la在基于微管运动和细胞侵袭相关的弓形虫启动子和外显子区域富集。
图：组蛋白乳酸化位点（H4K12la和H3K14la）的ChIP-seq分析圈图 [4]
案例4
ChIP-seq项目：烟粉虱共生菌Hamiltonella调控宿主生殖新机制
期刊：Cell Reports
影响因子：IF 7.5
样本：烟粉虱
H3K9me3的ChIP-seq分析表明共生菌缺失导致烟粉虱中的线粒体功能受抑制。Hamiltonella缺失影响了烟粉虱卵巢的线粒体质量，抑制卵巢线粒体功能导致烟粉虱性比异常。表明共生菌衍生的叶酸调控宿主组蛋白甲基化修饰，从而影响卵巢线粒体功能，最终决定宿主性比。
烟粉虱含菌细胞共生菌Hamiltonella通过调控卵巢线粒体功能决定后代性比+HBt和-HBt烟粉虱H3K9me3 ChIP-seq的质控统计 [5]
案例5
ChIP-seq项目：HIV-1感染细胞转录抑制因子Schlafen 5的表观遗传调控机制
期刊：Nucleic Acids Research
影响因子：IF 16.6
样本：细胞
本研究作者鉴定出SLFN5的过表达抑制了HIV-1的复制并降低病毒mRNA水平，而内源性SLFN5缺失则促进HIV-1复制。ChIP-seq+ChIP-qPCR检测结果表明SLFN5通过与U5-R区域的两个序列结合，显著降低HIV-1长末端重复序列（LTR）的转录活性，从而抑制RNA PoL II向转录起始位点募集。
对转染SLFN5-Myc和NL4-3luc.RE-DNA的HEK293T细胞进行ChIP-seq和ChIP-qPCR [6]
案例6
ATAC-seq项目：恒河猴大脑高分辨率解剖区域的转录组和开放染色质图谱
期刊：Nature Communications
影响因子：IF 14.7
样本：恒河猴脑组织
本研究通过对8个恒河猴大脑的52个区域的416个脑样本的转录组进行了表征，鉴定出与特定大脑区域相关的基因模块。研究发现9703个新的基因间转录本，大多数新转录本仅在特定大脑区域或特定皮层区域表达。进一步ATAC-seq分析揭示了恒河猴大脑海马CA1和不同大脑皮层区域的开放染色质区域。
染色质可及性的差异分析 [7]
案例7
ATAC-seq+ChIP-seq项目：H3K27me3去甲基化酶在体细胞重编程调控转录机制
期刊：Nature Communications
影响因子：14.7
样本：小鼠细胞
本研究通过ChIP-seq和ATAC-seq等组学测序分析，表明在机制上，JMJD3被KLF4特异性地招募至上皮和多能性基因位点，并辅助KLF4激活这些基因。进一步，作者在多种其他KLF4介导的细胞命运转变中验证了JMJD3的这一作用模式。
重编程过程中JMJD3与KLF4的协同作用 [8]
易基因项目经验
参考文献
① Ge, J., et al. Human papillomavirus-encoded circular RNA circE7 promotes immune evasion in head and neck squamous cell carcinoma. Nat Commun 15, 8609 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-52981-4.
② Fu Y, …, You D. A meet-up of acetyl phosphate and c-di-GMP modulates BldD activity for development and antibiotic production. Nucleic Acids Res. 2023 Jun 7.
③ You D,et al. Allosteric regulation by c-di-AMP modulates a complete N-acetylglucosamine signaling cascade in Saccharopolyspora erythraea. Nat Commun. 2024 May 7;15(1):3825.
④ Yin D, et al. Protein Lactylation and Metabolic Regulation of the Zoonotic Parasite Toxoplasma gondii. Genomics Proteomics Bioinformatics. 2022 Oct 7.
⑤ Yao YL, et al. A bacteriocyte symbiont determines whitefly sex ratio by regulating mitochondrial function. Cell Rep. 2023 Feb 10;42(2):112102.
⑥Jiwei Ding, et al. Schlafen 5 suppresses human immunodeficiency virus type 1 transcription by commandeering cellular epigenetic machinery, Nucleic Acids Research, Volume 50, Issue 11, 24 June 2022, Pages 6137–6153
⑦ Yin S, …, Yu Y. Transcriptomic and open chromatin atlas of high-resolution anatomical regions in the rhesus macaque brain. Nat Commun. 2020 Jan 24;11(1):474. pii: 10.1038/s41467-020-14368-z. doi: 10.1038/s41467-020-14368-z.
⑧ Huang Y, et al. JMJD3 acts in tandem with KLF4 to facilitate reprogramming to pluripotency. Nat Commun. 2020 Oct 8;11(1):5061. pii: 10.1038/s41467-020-18900-z.
