基因組信息如何指導基因在特定空間和時間表達的機理仍有待進一步深入研究九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌九游·会(J.9)集团官网 - 真人游戏第一品牌（首页）球盟会·qmh(中国区)-官方网站。“结构决定功能”是认识自然规律中的一个共识db娱乐体育官网下载(中国)有限公司官网，动物基因组在细胞核中不是随机分布的博天堂(918)官方网站 - 让你更精彩，而是排列成具有重要功能意义的高级染色质结构db娱乐体育官网下载(中国)有限公司官网，染色质构象与基因表达调控密切相关PA电子官方-游戏试玩|PLAYACE GAME博天堂(918)官方网站 - 让你更精彩，然而目前还有许多物种的染色质构象仍不清楚MK体育(MKsports集团)股份公司 - Mk SportsB·体育-运动(B - Sports)体育官方网站球盟会·qmh(中国区)-官方网站，且对进化过程中这些染色质结构单元的变化也知之甚少OG视讯·(中国区)官方网站。Hi-C 技术推动了三维基因组学的研究Z6尊龙旗舰厅官网入口·凯时(中国区)官方网站九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌博天堂(918)官方网站 - 让你更精彩，实现了全基因组范围内染色体片段间相互作用的捕获九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌OG视讯·(中国区)官方网站PA电子官方-游戏试玩|PLAYACE GAME，十多年的时间Z6尊龙旗舰厅官网入口·凯时(中国区)官方网站，该项技术广泛应用于构建基因转录调控的交互圖谱Z6尊龙旗舰厅官网入口·凯时(中国区)官方网站，染色质结构的进化Z6尊龙旗舰厅官网入口·凯时(中国区)官方网站球盟会·qmh(中国区)-官方网站db娱乐体育官网下载(中国)有限公司官网，转录调控研究等领域MK体育(MKsports集团)股份公司 - Mk Sportsdb娱乐体育官网下载(中国)有限公司官网球盟会·qmh(中国区)-官方网站。

近日PA电子官方-游戏试玩|PLAYACE GAMEZ6尊龙旗舰厅官网入口·凯时(中国区)官方网站九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌，四川农业大学李明洲教授團隊、中科院大学人工智能学院张治华研究员團隊以及諾禾致源研发合作中心田仕林研究员團隊共同利用12种主要脊椎动物的Hi-C数据九游·会(J.9)集团官网 - 真人游戏第一品牌（首页）球盟会·qmh(中国区)-官方网站MK体育(MKsports集团)股份公司 - Mk Sports，绘制了不同物种3D基因组结构的圖谱Z6尊龙旗舰厅官网入口·凯时(中国区)官方网站，探索动物进化与三维基因组结构的关系博天堂(918)官方网站 - 让你更精彩九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌，扩展了人们对基因组结构形成机制的理解博天堂(918)官方网站 - 让你更精彩db娱乐体育官网下载(中国)有限公司官网MK体育(MKsports集团)股份公司 - Mk Sports，为农业动物重要经济性状的三维基因组学研究提供了参考依据PA电子官方-游戏试玩|PLAYACE GAMEdb娱乐体育官网下载(中国)有限公司官网。研究结果以题为Comparative 3D genome architecture in vertebrates发表在国际权威期刊BMC Biology上OG视讯·(中国区)官方网站MK体育(MKsports集团)股份公司 - Mk Sports，首次揭示了染色质构象不同结构单元在进化过程中的保守性及其相关功能OG视讯·(中国区)官方网站。

該研究對來自于12种脊椎动物（圖1）的31个成纤维细胞系进行了基于高通量染色质构象捕获 (Hi-C) 数据的比较三维基因组分析OG视讯·(中国区)官方网站球盟会·qmh(中国区)-官方网站，包括两个代表性的哺乳动物谱系：灵长总目 (包括人类、恒河猴、小鼠、大鼠和兔子) 和北方兽类 (包括狗、猫、猪、羊和牛)球盟会·qmh(中国区)-官方网站，以及两种非哺乳动物——鸟类 (鸡) 和鱼类 (斑马鱼)B·体育-运动(B - Sports)体育官方网站，揭示了决定跨物种功能基因保守性和转录调控的结构特征PA电子官方-游戏试玩|PLAYACE GAME九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌博天堂(918)官方网站 - 让你更精彩。

圖1  染色体长度可能影响脊椎动物的染色体结构

該研究首先對12个物种的全基因组染色体内互作模式进行了分析Z6尊龙旗舰厅官网入口·凯时(中国区)官方网站PA电子官方-游戏试玩|PLAYACE GAMEOG视讯·(中国区)官方网站，发现较长的染色体通常具有更高的远距离互作频率、更低的延展性和更紧缩的染色体疆域分布OG视讯·(中国区)官方网站B·体育-运动(B - Sports)体育官方网站，提示染色体长度影响脊椎动物整体染色质构象的可能九游·会(J.9)集团官网 - 真人游戏第一品牌（首页）九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌。进一步构建了染色体间互作网络圖PA电子官方-游戏试玩|PLAYACE GAMEZ6尊龙旗舰厅官网入口·凯时(中国区)官方网站，发现染色体疆域具有强烈的非随机分布特征MK体育(MKsports集团)股份公司 - Mk SportsOG视讯·(中国区)官方网站球盟会·qmh(中国区)-官方网站，且长度相近的染色体间的互作频率更高九游·会(J.9)集团官网 - 真人游戏第一品牌（首页）。此外MK体育(MKsports集团)股份公司 - Mk SportsPA电子官方-游戏试玩|PLAYACE GAME，研究團隊利用染色体间互作网络的两个参数——即聚类系数（Clustering coefficientB·体育-运动(B - Sports)体育官方网站博天堂(918)官方网站 - 让你更精彩，反映任意两个位点倾向于聚集的程度）和平均度（Average degree博天堂(918)官方网站 - 让你更精彩九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌，表示互作网络中与每个位点互作的节点数）来反映染色体间的空间物理接近性Z6尊龙旗舰厅官网入口·凯时(中国区)官方网站球盟会·qmh(中国区)-官方网站。通过物种间两个参数的比较发现OG视讯·(中国区)官方网站MK体育(MKsports集团)股份公司 - Mk Sports，与鸡和斑马鱼相比MK体育(MKsports集团)股份公司 - Mk Sports，哺乳动物染色体间的连通性相对较弱B·体育-运动(B - Sports)体育官方网站PA电子官方-游戏试玩|PLAYACE GAME，且这种染色体间连通性与物种的基因组大小显著相关OG视讯·(中国区)官方网站PA电子官方-游戏试玩|PLAYACE GAME。基于蛋白编码基因的染色体间互作相似性的层次聚类树与12个物种的系统发育树高度一致（圖2）db娱乐体育官网下载(中国)有限公司官网B·体育-运动(B - Sports)体育官方网站，提示我们空间上聚集的基因可能具有共调控作用MK体育(MKsports集团)股份公司 - Mk Sportsdb娱乐体育官网下载(中国)有限公司官网，且这种共调控作用在物种间具有普遍性db娱乐体育官网下载(中国)有限公司官网OG视讯·(中国区)官方网站B·体育-运动(B - Sports)体育官方网站。

圖2  染色体间基因-基因互作的种间比较

在局部的空间互作层面上九游·会(J.9)集团官网 - 真人游戏第一品牌（首页）db娱乐体育官网下载(中国)有限公司官网，研究團隊对10个哺乳动物的共线性区域 （约占各物种基因组的30%左右）分析了其染色质活性状态和绝缘性在物种间的相似性Z6尊龙旗舰厅官网入口·凯时(中国区)官方网站PA电子官方-游戏试玩|PLAYACE GAME球盟会·qmh(中国区)-官方网站，表明进化上更接近的物种db娱乐体育官网下载(中国)有限公司官网，其局部空间环境模式具有更高的相似性九游·会(J.9)集团官网 - 真人游戏第一品牌（首页）。大多数共线性区域在10个哺乳动物中具有一致的染色质状态B·体育-运动(B - Sports)体育官方网站球盟会·qmh(中国区)-官方网站，近一半的区域具有保守的绝缘性博天堂(918)官方网站 - 让你更精彩，且这些进化上保守的染色质区室和绝缘状态在不同的组织或细胞类型中也倾向于维持其保守性（圖3）MK体育(MKsports集团)股份公司 - Mk Sports九游·会(J.9)集团官网 - 真人游戏第一品牌（首页）Z6尊龙旗舰厅官网入口·凯时(中国区)官方网站。而那些具有物种特异性进化模式的区域可能包含与物种表型多样性相对应的具有不同功能的基因B·体育-运动(B - Sports)体育官方网站。

圖3  不同物种compartment比较

为了进一步探索圖谱关联结构域（TAD）在物种间的保守性Z6尊龙旗舰厅官网入口·凯时(中国区)官方网站MK体育(MKsports集团)股份公司 - Mk Sports九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌，该研究團隊在20 kb分辨率下用Domaincaller的方法鉴定了12种脊椎动物的TADB·体育-运动(B - Sports)体育官方网站，发现基因组较大的哺乳动物具有更多更长的TAD九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌OG视讯·(中国区)官方网站。通过对预测的CTCF基序进行分析Z6尊龙旗舰厅官网入口·凯时(中国区)官方网站db娱乐体育官网下载(中国)有限公司官网，表明基因组上收敛的（Convergent）CTCF基序对脊椎动物三维基因组结构的维持具有重要作用Z6尊龙旗舰厅官网入口·凯时(中国区)官方网站球盟会·qmh(中国区)-官方网站九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌。通过非编码保守性元件CNE在TAD内的富集分析及基于同源基因的TAD保守性得分分析发现球盟会·qmh(中国区)-官方网站九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌，TAD结构对基因调控的限制性影响可能是脊椎动物保守的进化特征（圖4）九游·会(J.9)集团官网 - 真人游戏第一品牌（首页）博天堂(918)官方网站 - 让你更精彩PA电子官方-游戏试玩|PLAYACE GAME。通过以人的基因组作为参考OG视讯·(中国区)官方网站B·体育-运动(B - Sports)体育官方网站db娱乐体育官网下载(中国)有限公司官网，进一步鉴定了TAD边界（TAD boundary）的保守性及其在进化过程中的获得和丢失九游·会(J.9)集团官网 - 真人游戏第一品牌（首页），发现247个在10个哺乳动物中保守存在的TAD边界MK体育(MKsports集团)股份公司 - Mk Sports，以及29个人类特异性获得的TAD边界博天堂(918)官方网站 - 让你更精彩九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌九游·会(J.9)集团官网 - 真人游戏第一品牌（首页）。位于人类特异性获得的TAD边界内的基因主要与免疫系统有关PA电子官方-游戏试玩|PLAYACE GAME，例如TBIB1基因OG视讯·(中国区)官方网站Z6尊龙旗舰厅官网入口·凯时(中国区)官方网站B·体育-运动(B - Sports)体育官方网站，该基因参与白细胞分化和对细菌的反应db娱乐体育官网下载(中国)有限公司官网九游·会(J.9)集团官网 - 真人游戏第一品牌（首页），作为慢性抗体介导排斥反应的血液和组织生物标志物PA电子官方-游戏试玩|PLAYACE GAME博天堂(918)官方网站 - 让你更精彩，在移植中起着关键作用PA电子官方-游戏试玩|PLAYACE GAME。灵长类获得的TAD边界中球盟会·qmh(中国区)-官方网站博天堂(918)官方网站 - 让你更精彩OG视讯·(中国区)官方网站，包含了与神经网络活动和突触可塑性调节相关的GRM5基因B·体育-运动(B - Sports)体育官方网站，该基因是一个治疗精神分裂症认知缺陷的潜在靶基因db娱乐体育官网下载(中国)有限公司官网九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌九游·会(J.9)集团官网 - 真人游戏第一品牌（首页）。

圖4  不同物种TAD的比较

轉座元件TE（尤其是活跃的SINE）在人、小鼠和果蝇等基因组中都参与了染色质空间结构的形成九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌，在维持和/或重塑基因组结构中具有重要的作用PA电子官方-游戏试玩|PLAYACE GAME。该研究同样分析了TE对12个哺乳动物三维基因组的影响（圖5）OG视讯·(中国区)官方网站博天堂(918)官方网站 - 让你更精彩。通过TE在TAD内的富集分析发现九游·会(J.9)集团官网 - 真人游戏第一品牌（首页）B·体育-运动(B - Sports)体育官方网站，SINE在哺乳动物TAD边界富集MK体育(MKsports集团)股份公司 - Mk Sports球盟会·qmh(中国区)-官方网站，而LINE、DNA和LTR在哺乳动物TAD边界缺失九游·会(J.9)集团官网 - 真人游戏第一品牌（首页）球盟会·qmh(中国区)-官方网站PA电子官方-游戏试玩|PLAYACE GAME。并且博天堂(918)官方网站 - 让你更精彩，SINE和LINE与染色质区室状态间存在显著的弱相关PA电子官方-游戏试玩|PLAYACE GAME博天堂(918)官方网站 - 让你更精彩。为了进一步探讨TE在不同物种的三维基因组结构形成中的潜在作用博天堂(918)官方网站 - 让你更精彩，研究團隊比较了四种主要TE家族分布与TAD内染色质互作频率的关系博天堂(918)官方网站 - 让你更精彩db娱乐体育官网下载(中国)有限公司官网。结果显示PA电子官方-游戏试玩|PLAYACE GAME九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌博天堂(918)官方网站 - 让你更精彩，在哺乳动物中db娱乐体育官网下载(中国)有限公司官网B·体育-运动(B - Sports)体育官方网站，SINE和DNA轉座元件的比例与互作频率呈正相关PA电子官方-游戏试玩|PLAYACE GAME，而LTR和LINE比例与之呈负相关db娱乐体育官网下载(中国)有限公司官网MK体育(MKsports集团)股份公司 - Mk Sports。相反PA电子官方-游戏试玩|PLAYACE GAMEdb娱乐体育官网下载(中国)有限公司官网，在鸡基因组中九游·会(J.9)集团官网 - 真人游戏第一品牌（首页），DNA轉座元件与互作频率呈负相关；而在斑马鱼中九游·会(J.9)集团官网 - 真人游戏第一品牌（首页），所有的TE家族都显示出与互作频率正相关OG视讯·(中国区)官方网站。对预测的增强子区域中TE家族富集程度比较显示PA电子官方-游戏试玩|PLAYACE GAME博天堂(918)官方网站 - 让你更精彩，哺乳动物增强子中SINE富集程度高于非增强子区域MK体育(MKsports集团)股份公司 - Mk Sports，LINE的富集程度则低于非增强子区域球盟会·qmh(中国区)-官方网站，而DNA转座子和LTR未发现一致的规律；非哺乳动物的增强子区域中B·体育-运动(B - Sports)体育官方网站Z6尊龙旗舰厅官网入口·凯时(中国区)官方网站九游·会(J.9)集团官网 - 真人游戏第一品牌（首页），同样未检测到TE家族的富集模式九游·会(J.9)集团官网 - 真人游戏第一品牌（首页）博天堂(918)官方网站 - 让你更精彩Z6尊龙旗舰厅官网入口·凯时(中国区)官方网站。进化上接近的10种哺乳动物球盟会·qmh(中国区)-官方网站db娱乐体育官网下载(中国)有限公司官网，其单拷贝同源基因对应的增强子区域中TE比例具有更高的互作相似性B·体育-运动(B - Sports)体育官方网站九游·会(J.9)集团官网 - 真人游戏第一品牌（首页）。鉴于本研究中非哺乳动物样本数量有限九游·会(J.9)集团官网 - 真人游戏第一品牌（首页），TE在非哺乳动物中的分布还需进一步研究Z6尊龙旗舰厅官网入口·凯时(中国区)官方网站九游·会(J.9)集团官网 - 真人游戏第一品牌（首页）博天堂(918)官方网站 - 让你更精彩。

圖5  不同物种中TE富集情况

綜上MK体育(MKsports集团)股份公司 - Mk SportsB·体育-运动(B - Sports)体育官方网站九游·会(J.9)集团官网 - 真人游戏第一品牌（首页），該研究表明基因組大小和染色體長度與最上層的三維基因組結構單元——染色體疆域的形成有關九游·会(J.9)集团官网 - 真人游戏第一品牌（首页）db娱乐体育官网下载(中国)有限公司官网，而更精細的下層結構特征MK体育(MKsports集团)股份公司 - Mk Sports九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌B·体育-运动(B - Sports)体育官方网站，包括DNA的局部轉錄可及性球盟会·qmh(中国区)-官方网站，是通過脊椎動物的進化選擇的；TAD的保守性似乎與物種間基因表達的模塊化密切相關；在基因組結構的進化過程中球盟会·qmh(中国区)-官方网站B·体育-运动(B - Sports)体育官方网站，LINE和SINE轉座因子可能分別參與異染色質和常染色質的組織OG视讯·(中国区)官方网站。該研究揭示了決定跨物種功能基因保守性和轉錄調控的三維基因組結構特征博天堂(918)官方网站 - 让你更精彩db娱乐体育官网下载(中国)有限公司官网OG视讯·(中国区)官方网站，相關發現擴展了我們對基因組結構形成機制的理解OG视讯·(中国区)官方网站九游·会(J.9)集团官网 - 真人游戏第一品牌（首页）B·体育-运动(B - Sports)体育官方网站，對正在進行的基因組進化研究具有一定的參考價值博天堂(918)官方网站 - 让你更精彩PA电子官方-游戏试玩|PLAYACE GAME。

四川農業大學李地豔教授、何夢楠博士後、唐茜子教授、研發與合作中心首席科學家田仕林和四川農業大學張佳滿博士生爲論文的共同第一作者九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌PA电子官方-游戏试玩|PLAYACE GAME球盟会·qmh(中国区)-官方网站，四川農業大學的李明洲教授和中科院大學人工智能學院張治華研究員爲共同通訊作者Z6尊龙旗舰厅官网入口·凯时(中国区)官方网站db娱乐体育官网下载(中国)有限公司官网OG视讯·(中国区)官方网站。