细胞分化过程中染色质远程相互作用调控基因协同转录的研究

During the course of cell differentiation, the genes expressions show selectivity and high cooperativity. The genes precisely cooperative expression and regulation are the molecular basis for cell differentiation. It is obviously great significance in the basic science theories to investigate the molecular mechanisms of the genes cooperative expression and regulation during the cell differentiation. We speculate that the long-range chromatin interaction participate in regulating the genes cooperative transcription. In order to investigate the molecular mechanisms of the genes cooperative transcription and regulation, we plan using the techniques of chromosome conformation capture (3C), combining with the high-throughput 3C/4C-seq sequencing techniques to investigate the chromatin dynamic interaction and spatial organization of the promyelocytic cells during induced-maturation; and we also analyze the genes on the interacted locus transcription level might be relevant with the chromatin interactions, to learn the much more cases of the chromatin interactions between the potential long-range cis regulate elements and the target gene loci. We farther analyze the biological function of the potential long-range cis regulate elements which interacted with the target gene loci using the techniques FAIRE (Formaldehyde-Assisted Isolation of Regulatory Elements) and reporter gene expression and regulation system, and farther to investigate the potential molecular mechanisms of the genes cooperative transcription and regulation. This project will help us to understand the molecular mechanisms of the cell development and differentiation.

在细胞分化过程中，基因表达呈选择性和高度协同性。精确的基因协同表达调控是细胞分化的分子基础，开展细胞分化过程中基因协同表达调控分子机制的研究具有重要的基础理论意义。我们认为染色质远程相互作用参与调控基因的协同转录。为了研究基因协同转录调控的分子机制，我们拟利用染色体构象俘获技术、并结合高通量的3C/4C-seq测序技术，研究早幼粒细胞诱导成熟过程中染色质动态上的相互作用和空间组织；同时分析研究染色质相互作用与基因座位上所在基因协同转录水平之间的关联性，认识更多潜在远距离顺式调控元件与靶基因之间的染色质相互作用事件；并利用顺式调控元件俘获技术和报告基因调控表达系统，研究与靶基因发生相互作用位点作为顺式调控元件的生物学功能，进一步研究这些基因协同转录调控的分子机制。本研究将促进对细胞发育与分化分子机制的认识。

在细胞分化过程中，基因表达呈选择性和高度协同性。精细的基因协同表达调控是细胞分化的分子基础，开展细胞分化过程中基因协同表达调控分子机制的研究具有重要的基础理论意义。我们认为染色质远程相互作用参与调控基因的协同转录。. 通过本项目研究工作，首先利用全反式维甲酸（ATRA）诱导早幼粒细胞分化，通过高通量的RNA-seq分析与普通定量PCR、蛋白免疫印迹分析，结果表明，早幼粒细胞细胞分化过程中，基因呈现很大的差异表达模式。利用染色体构象俘获技术（3C）以及相关的技术，研究全反式维甲酸诱导早幼粒细胞分化过程中细胞核内的染色质空间组织；研究结果表明，细胞分化过程中染色质相互作用为动态的变化组织过程。细胞分化过程中染色质空间组织进行了重塑。同时，利用高通量的环形染色体构象捕获4C-seq技术，在全基因组范围内筛选到许多未曾报道的远程相互作用元件；并对于这些特定的基因座位的远程相互作用元件的相互作用频率进行染色体构象俘获技术（3C）进行验证与分析，发现这些远程相互作用元件与靶基因的相互作用频率与基因表达水平密切相关，并调控基因的表达。这些研究结果表明，远距离顺式调控元件与靶基因之间的染色质相互作用参与调控基因座位上所在基因的协同表达。. 通过本项目研究，初步了解细胞增殖、分化过程中染色质相互作用、空间组织的动态变化过程与相关基因协同表达之间的关联性，为探索细胞增殖、分化的分子机制打下基础。.