斑马鱼胚胎Smad2/3靶基因全基因组扫描及其表达的表观遗传调控

Nodal信号在脊椎动物胚胎的胚层诱导和分化、左右不对称发育等过程中起重要作用，这些作用具有时空特异性。Nodal信号主要通过激活Smad2、Smad3而直接调控靶基因转录，从而影响相关发育过程。但是，在胚胎发育中，Smad2/3调控的靶基因有哪些、它们的表达如何随时空变化、其表达的时空特异性与表观遗传修饰的关系等问题，迄今所知甚少。本项目拟以斑马鱼为材料，通过CHIP-on-chip方法，在全基因组水平上鉴定在不同发育阶段Smad2/3的靶基因，分析靶基因群的动态变化与发育进程和特定发育过程的关系；研究靶基因的Smad2/3结合序列在不同发育阶段的DNA甲基化和染色体组蛋白甲基化和乙酰化的变化，阐明这些变化与其表达谱变化的协调关系；研究部分未知功能的靶基因在斑马鱼胚胎发育中的作用。该项目的研究将加深了解Nodal/Smad2/3信号与表观遗传修饰相互作用，协同调控胚胎发育的分子机理。

Nodal信号在脊椎动物胚胎的胚层诱导和分化、左右不对称发育等过程中起重要作用，这些作用具有时空特异性。Nodal信号主要通过激活Smad2、Smad3而直接调控靶基因转录，从而影响相关发育过程。但是，在胚胎发育中，Smad2/3调控的靶基因有哪些、它们的表达如何随时空变化、其表达的时空特异性与表观遗传修饰的关系等问题，迄今所知甚少。.本项目的目标是通过CHIP-on-chip方法，在全基因组水平上鉴定在不同发育阶段Smad2/3的靶基因，分析靶基因群的动态变化与发育进程和特定发育过程的关系；研究靶基因的Smad2/3结合序列在不同发育阶段的DNA甲基化和染色体组蛋白甲基化和乙酰化的变化，阐明这些变化与其表达谱变化的协调关系；研究部分未知功能的靶基因在斑马鱼胚胎发育中的作用。通过CHIP-on-chip技术，我们在胚胎发育原肠期鉴定到了679个Nodal/Smad2的靶基因，并且系统鉴定到了一系列Smad2的协同作用转录因子。其中，BPTF可以和Smad2结合，通过调控核小体滑动在胚胎的神经诱导和神经后部化过程中发挥重要功能。另外，我们发现，Nodal信号靶基因mir206调控胚胎汇聚延伸运动，而另一个小RNA mir92a，通过靶向Bmp分泌型抑制因子noggin3，精密调控着Bmp信号活性，在咽部软骨发育过程中起着重要的功能。我们的研究加深了解Nodal/Smad2/3信号与表观遗传修饰相互作用，协同调控胚胎发育的分子机理。。这些工作在Developmental Cell、Molecular and Cellular Biology、J Biol Chem等主流杂志发表，得到了国内外同行的广泛认可。