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生命科学学院魏丽萍课题组发现正常人类组织中合子后单碱基嵌合突变分布模式
日期: 2018-05-18  信息来源: 生命科学学院

合子后突变指发生在单一个体合子生成后的DNA改变,突变可影响个体的部分细胞或组织。合子后单碱基嵌合突变(pSNM)在肿瘤中被广泛研究,并被认为在肿瘤发生中起着至关重要的作用。理论上,合子后突变是人类所有变异的来源,但表型正常的人类个体的正常器官中的pSNM的分布模式和特性还不明确。

北京大学生命科学学院魏丽萍教授课题组基于全基因组深度测序和扩增子高深度重测序技术,利用高通量测序嵌合突变检测工具MosaicHunter(2017年发表于Nucleic Acids Research),从来自五位健康捐献者的27个器官样本中检测并验证了164个不同的pSNM。各组织内检测到pSNM的突变等位基因频率在1.0%至29.7%之间。

通过比较同一组织内部和不同组织间突变等位基因比例和验证突变数目,课题组发现存在两种不同类型的pSNM:所有突变中约一半突变来源于早期胚胎发育时期,称之为胚胎期pSNM;另一半可能主要来源于胚胎发育完成后组织自我更新时的克隆扩张(clonal expansion),称之为克隆扩张pSNM。这两种不同类型的pSNM在突变谱特征上有较大区别:胚胎期pSNM中C>T突变比例比克隆扩张pSNM更高,且这些突变在CpG位点上突变率更高;对复制时机的研究发现胚胎期pSNM集中在DNA复制早期的基因组区域,克隆扩张pSNM集中在DNA复制晚期的基因组区域;对DNA转录活性的研究发现胚胎期pSNM集中在胚胎期染色质开放区和拓扑关联区域上。

正常人类组织中合子后单碱基嵌合突变分布模式

(A)胚胎期pSNM和克隆扩张pSNM具有不同的器官分布(B)胚胎期pSNM显著富集在C>T突变和CpG位点(C)胚胎期pSNM富集于DNA复制早期基因组区域(D)胚胎期pSNM富集在开放染色质区域

该研究揭示了合子后嵌合突变在人类正常发育过程中的突变来源和空间分布两种重要分布模式并系统描述其差异,对理解人类突变的产生和积累有重要意义。该成果最近在线发表在国际知名学术期刊PLOS Genetics上,题为“Distinctive types of postzygotic single-nucleotide mosaicisms in healthy individuals revealed by genome-wide profiling of multiple organs”。

魏丽萍和北大生命科学学院2009级博士生黄岳(已毕业)为该论文的共同通讯作者。黄岳、北大生科学院2013级博士生杨晓旭为该论文并列第一作者。北京生命科学研究所王盛、郑夏宁,北大生科学院伍启熹博士和前沿交叉学院叶永鑫为文章共同作者。这项研究得到国家自然科学基金、国家高技术研究发展计划、北京大学“临床医院合作专项”等资金支持。

编辑:麦洛


   
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