第五届谈家桢国际遗传学论坛暨第二届国际表观基因组学研讨会在复旦大学隆重召开
发布时间:2017-09-26  阅读次数:523

2017 年 9 月 27 日早上 8:30,第五届谈家桢国际遗传学论坛暨第二届国际表观基因组学研讨会于复旦大学邯郸校区光华楼东辅楼 102 会议报告厅隆重举行。31 名来自世界各地的嘉宾、200 多位来自国际,国内及港澳台地区的研究者齐聚一堂,共襄表观基因组学盛会。在学术报告前,举行了隆重而简短的开幕式,开幕式由大会执行主席于文强教授主持。

 

 ▲ 大会执行主席、复旦大学生命科学学院院长林鑫华教授致欢迎辞

 

首先,大会执行主席、复旦大学生命科学学院院长林鑫华教授代表大会组委会和复旦大学生命科学学院对来自世界各地的参会者的到来表示热烈欢迎,并祝愿各位参会者在复旦能够收获新知,并留下一段美好的学习回忆。

 

 ▲大会执行主席于文强提议悼念钟扬教授

 

值得特别一提的是,我国著名植物学家、复旦大学杰出教授、研究生院院长钟扬教授于 9 月 25 日上午在内蒙古鄂尔多斯市出差途中遭遇车祸,不幸逝世。为了纪念钟扬教授,大会在开幕前播放了介绍钟扬教授的微电影《播种未来》,于文强教授提议全体参会者起立,为钟扬教授默哀三分钟。随后会议进入学术报告环节。

 

 ▲ 加州大学圣地亚哥分校任兵教授

 

表观基因组学领军人物、加州大学圣地亚哥分校任兵教授作为大会的首位报告者,从四个方面概述了近年来 3D 基因组以及表观遗传学研究的一系列进展。首先,任兵教授介绍了3D 基因组在基因表达调控方面的功能。Hi-C 技术的发展帮助我们进一步的了解了基因组的组成结构,进而指导我们分析基因组中两个区域的相关性。长达数百万碱基长度的 TADs 在细胞和组织中是保守的,并与基因表达的共调控及增强子的功能阻断相关,TAD 的破坏可能导致遗传性的缺陷。其次,任教授进一步介绍了 TAD 的更高级结构 compartments A 和 B 在心肌细胞分化过程中的切换过程。随后,介绍了 H3K4me1 能够促进增强子中 BAF 的组装,同时有助于打开染色质结构并促进其他转录因子的结合。通过 4C-seq 技术识别了 Sox2 中增强子-启动子的长程作用关系,并发现 MLL3/4 在该作用关系中是必须的。最后,任教授介绍了表观遗传状态的改变在肿瘤的形成及发展过程中发挥了重要作用,利用二代测序工具能够帮助进一步的识别癌症中表观遗传的改变。

 ▲ 宾夕法尼亚大学的Kai Tan副教授

 

宾夕法尼亚大学的 Kai Tan 副教授介绍了造血干细胞分化过程中 3D 基因组的动态变化过程。首先介绍了 HSCs 的分化过程以及在胎儿和成人细胞中的表型特征差异,接下来,他们在对胎儿肝脏细胞和骨髓细胞的分析中识别得到了差异表达基因并分析了其生物学功能,进一步得到了 4052 个 HSC 特异的启动子区域,比较了胎儿和成人细胞中 TAD 和 compartment 的保守性,发现 90% 的 TAD 是保守的,但 17% 的 TAD 强度以及域内的关系表现出了明显的动态变化,该变化包括增强子-启动子以及启动子-启动子作用关系的改变,发育阶段特异的增强子-启动子作用关系对细胞周期、新陈代谢、细胞凋亡等相关基因的表达具有调控作用。Klf1 通过介导阶段特异的增强子-启动子 looping 调控细胞周期相关的基因的表达。

 ▲ 宾州州立大学的岳峰助理教授

 

 

宾州州立大学的岳峰助理教授主要介绍了癌症中结构变异对其 3D 基因组的影响。他们构建了能够识别结构变异(SVs)的整合分析框架 BioNano Irys,结合 Hi-C 技术首次在癌症细胞系中识别得到了 SVs,并通过 FISH 和 PCR 技术验证了识别结果,他们的方法能够识别得到已知和未知的染色体移位。进一步,他们比较了肿瘤细胞系 T47D 和正常细胞系HMES 中的染色体移位。他们对 SV 在癌症中的影响进行分析,发现染色体易位能够使新的 TAD 形成,进而可能导致附近基因的表达被调控。

 

 ▲ The Jackson Laboratory 的阮一俊教授

 

The Jackson Laboratory 的阮一俊教授首先回顾了 3D 基因组的比对技术 ChIA-PET 和 Hi-C 技术并指出了 3D 基因组比对面临的局限性,接下来详细介绍了 single molecule ChIA 技术的实验设计以及复杂染色质作用关系的发现,并介绍了多重 ncRNA 和蛋白质因子的共定位关系。

 

 ▲ 斯坦福大学的 WilliamJ. Greenleaf 副教授

ATAC-Seq 的创建者、斯坦福大学的 WilliamJ. Greenleaf 副教授介绍了 ATAC-seq 技术的高效、快速的特点。然后,描述了单细胞敏感性能够体现分化过程中染色质调控的差异。接下来,介绍了通过分析增强子作用关系的强度可以帮助我们理解遗传变异的细胞特异性,并描述了 loop 的变化由 H3K27ac 的改变所主导。

▲ 同济大学生科院院长高绍荣教授

 

同济大学生科院院长高绍荣教授主要介绍了早期胚胎发育过程中表观遗传调控以及体细胞重编程的工作。首先他们展示了启动子区域中的染色质特征,然后对组蛋白修饰 H3K9me3 在小鼠配子以及早期胚胎中的动态变化、调控机制进行了阐述,接下来,讨论了 H3K9me3 在亲代基因组中的等位基因重编程过程以及胚胎植入后谱系特异的 H3K9me3 的建立过程。他们的研究同时展示了发育过程中表观遗传修饰是 LTR 区域的开关并讨论了 DNA 甲基化、去甲基化在发育过程中的变化规律和生物学意义。

▲ 加州大学圣地亚哥分校的 Wei Wang 教授

 

加州大学圣地亚哥分校的 Wei Wang 教授首先介绍了比较基因组学和比较转录组学,引出了比较表观遗传学,提出 EpiSig 方法用来发现表观遗传特征,通过整合小鼠各发育阶段各组学的数据,对小鼠不同组织和发育阶段进行了聚类分析并进行了生物功能注释,接下来,他们进一步的比较了人-小鼠的表观遗传信号差异。最后,从三个方面阐释了小鼠中的谱系及组织特异性现象:(1) 启动子和增强子表现出了明显的组织特异性;(2) 组蛋白修饰 H3K9me3 和 H3K27me3 标记了大量的组织特异性区域;(3) 转录因子表现出了高度的组织特异性,最后指出,启动子、增强子以及一些抑制因子决定了发育过程中的组织特异性。此外,他们还提出了一种基于非监督学习的 EpiTensor 技术,能够通过整合各类数据得到任意调控元件间的作用关系。

 ▲ 香港科技大学的 Danny Chi Yeu Leung 助理教授

 

香港科技大学的 Danny Chi Yeu Leung 助理教授的研究关注于 DNA 甲基化和组蛋白修饰,他们在小鼠 ES 细胞中描述了 DNA 甲基化是如何被不同调控的,接下来,他们刻画了一类小鼠 Dnmt DKO 的胚胎干细胞中保留有 DNA 甲基化的区域,并定义为 ERML,发现ERML 在 PGCs 和囊胚中是高度甲基化的。并且,Setdb1 能够中和 Tet1 介导的 DNA 甲基化,这一过程可能在DNA甲基化重编程过程中发挥作用。接下来,他们对 ERVs (内源性逆转录病毒)进行了分析,发现,ERVs 作为不同组织或细胞中的顺式调控元件,其 H3K9me3 的富集程度在不同的组织和细胞中有差异,表明 ERVs 具有顺式调控特性且 ERV 衍生的瞬时调控元件可能具有不同的染色质作用关系,此外,他们发现 LTR12C 在特定的细胞系中可能作用为启动子或增强子。

 ▲ 山东大学的张亮然教授

 

山东大学的张亮然教授主要介绍减数分裂过程中重要的核心分子机制:Crossover(CO)。首先提出了减数分裂 Crossover 的模型,然后介绍了其形成的分子模型,进一步,比较了雌性/雄性中 CO 的差异,发现,雌性和雄性中具有相同的 CO 干扰,雌性具有更多的 COs 且具有特定的 CO 成熟缺陷,最后他提出了几个目前尚未了解的问题,如 CO 成熟缺陷发生在哪个阶段以及由什么来控制等。

 

 ▲ 清华大学的颉伟教授

 

清华大学的颉伟教授将早期胚胎发育比喻成一个黑箱子并开展了以下研究。首先,在分析组蛋白修饰重编程过程中,他们识别了一类 non-canonical H3K4me3(ncH3K4me3) 并发现 ncH3K4me3 与基因沉默功能相关。利用 ATAC-seq 技术,他们展示了早期胚胎发育过程中的染色质开放状态的景观图,并发现染色质可及性在 ZGA 前后发生了变化。此外,他们实验室提出了 sisHi-C 技术(small scale Hi-C approach),并结合 Hi-C 技术展示了 MII oocytes 和 sperm 的 TADs 模式,发现在 MII oocytes 中,TADs 以及更高一级的 compartments 均缺失,进一步的,他们对亲代两条染色体的融合过程进行了分析并发现受精后染色质的远程作用关系逐渐消失,且 TADs 在早期阶段很弱。他们的研究展示了在 ZGA 过程前后,转录由沉默到激活状态的转变,同时,组蛋白修饰由 ncH3K4me3 到 canonical H3k4me3 的转变以及染色质的3维结构从松弛状态向紧凑状态的逐渐变化。他们的工作主要展示了:受精之后,染色质处于一个很高的松弛状态;其 3D 基因组结构在早期发育过程中是逐渐形成的;此外,在早期发育过程中,TADs 的形成与 ZGA 过程是相互独立的。最后,颉伟老师对早期发育细胞命运决定过程中的表观遗传调控进行了展望。

 

 ▲ Young Scholar

 

此外,本次大会特设 Young Scholar 环节, 让更多的青年学者有机会在国际舞台展示他们的研究成果和风采,促进更多的青年学者投入到表观基因组学的研究中。上午和下午的 Young Scholar 分别为上海交通大学的石毅助理教授和南方科技大学的韩志军教授。石毅助理教授利用 Hi-C 技术得到的 3D 基因组数据构建了基于 DNN 的癌症分类算法,主要介绍了其数据处理过程和 Deep Learning 算法的设计框架,并在最后提出了展望。韩志军教授通过杂交 C57 和 CAST 小鼠对等位基因差异表达的表观遗传调控进行了分析,发现,杂交小鼠中的差异表达基因与亲代一致,杂交小鼠中同源染色体的结构以及 TADs 也表现出了高度的一致性。等位基因特异的 A/B compartments 继承于亲代,同时,等位基因特异的表观遗传修饰调控了等位基因的差异表达,此外,他们分别得到了很多候选印记基因。

 

 ▲ 参会者踊跃交流

 

 

▲ 座无虚席的会场

 

第五届谈家桢国际遗传学论坛暨第二届国际表观基因组学研讨会由复旦大学遗传工程国家重点实验室、遗传与发育协同创新中心、复旦大学生命科学学院、中国细胞生物学学会主办,加州大学圣地亚哥分校任兵教授和复旦大学副校长金力院士担任大会主席。本次国际表观基因组学盛会将持续三天,涵盖 3D 基因组、DNA 甲基化、表观基因组与发育、表观遗传与疾病、表观转录组与 RNA 编辑、表观基因组学与代谢等六个专题,共包含 35 场报告。

 

更多精彩的报告将陆续进行,敬请持续关注。

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