融合基因发生谱预测染色体空间三维结构
The fusion gene occurrence spectrum predicts the spatial structure of chromosomes
利用融合基因发生谱推断染色体三维空间结构,研究发现多组织、多时期的染色质构象捕获数据与融合基因发生强度显著相关。其中 11 号与 17 号染色体间相互作用频率最高,11 号染色体上 KMT2A 对应的融合基因发生频率也最高。该结构普适性被视为人类基因组的共有特征,为预测染色体融合事件提供了理论基础。
染色体会“自组装”成细胞核内复杂的三维拓扑,为基因表达调控、细胞分化等重要过程提供结构基础。十余年来,人们主要依靠以 Hi-C 为代表的构象捕获测序与成像技术,在天然环境中直接观察染色质构象:全基因组邻近连接图谱确认了染色体领地以及开放、关闭染色质的区室化分隔 [4],哺乳动物基因组中随后划分出兆碱基尺度的拓扑结构域 [2],果蝇与酵母的高分辨率接触图谱也相继绘成 [3][5],围绕这些相互作用数据的统计与计算解读方法亦随之发展 [1]。换言之,此前对三维基因组的认识,始终建立在“直接测量结构”这一条路径之上。
这篇预印本提出了一个反方向的思路:把融合基因的发生谱当作探针,用它来推染色体的相互作用信息与三维结构。作者将融合基因谱与多组织、多时期的染色质构象捕获数据对照,发现二者显著相关,并给出一个具体对应——11 号与 17 号染色体之间的反式相互作用频率最高,而 11 号染色体上 KMT2A 对应的融合基因发生频率同样最高。由此作者推断,这种空间布局的普适性是人基因组的共同特征,并为预测染色体融合事件提供了理论依据与数据。
相对于以构象捕获测序为代表的既有测量范式 [1][4],这项工作的推进在于引入了一类独立的数据:融合基因此前更多作为肿瘤遗传学目录中的事件被记录,文中数据资源也多来自肿瘤与融合基因数据库,如今被双向利用——既以融合发生谱显示染色体空间布局的跨组织、跨时期普适性,也反过来让“哪些位点更易发生融合”获得了结构层面的解释。
不过,就摘要所呈现的内容看,结论主要建立在相关性之上:融合基因数据以肿瘤遗传学资源为主,能在多大程度上代表一般状态下的基因组折叠仍需检验;空间邻近与融合发生之间的因果和定量关系,以及能否据此真正前瞻性地预测染色体融合事件,都还是悬而未决的问题。
- 1.Exploring the three-dimensional organization of genomes: interpreting chromatin interaction data · Nat Rev Genet 2013
- 2.Topological domains in mammalian genomes identified by analysis of chromatin interactions · Nature 2012
- 3.Three-dimensional folding and functional organization principles of the Drosophila genome · Cell 2012
- 4.Comprehensive mapping of long-range interactions reveals folding principles of the human genome · Science 2009
- 5.A three-dimensional model of the yeast genome · Nature 2010
来源:bioRxiv Cancer Biology · biorxiv.org