合作發(fā)文 | 探究正常飲食下ClC-3缺陷鼠表觀遺傳學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)的改變
2023-06-20 閱讀數(shù)：4039
隨著生活質(zhì)量的提高，代謝性疾病的患病率逐漸上升。根據(jù)國際糖尿病聯(lián)合會（IDF）糖尿病地圖集，估計到2021年，5.37億人患有糖尿病，5.41億人患有糖耐量受損。葡萄糖代謝障礙已成為威脅人類生命、制約社會經(jīng)濟發(fā)展的不可忽視的風(fēng)險之一。因此，迫切需要尋找有效的分子靶點來重新平衡糖代謝功能障礙。
2023年5月23日，西安交通大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院與華銀康集團高通量測序技術(shù)平臺科研團隊聯(lián)合在Frontiers in Cell and Developmental Biology期刊發(fā)表題目為“Epigenetic and transcriptomic alterations in the ClC-3-deficient mice consuming a normal diet”的研究論文，采用轉(zhuǎn)錄組+簡甲基化測序（RRBS）聯(lián)合分析探究正常飲食下ClC-3缺陷鼠表觀遺傳學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)的改變。
研究背景
代謝紊亂是一個嚴(yán)重威脅生命健康和社會負擔(dān)的重要問題。ClC-3作為電壓依賴性氯離子通道家族中的重要成員之一，其缺失可改善血糖代謝的異常表型和胰島素敏感性的損害，并可改善高脂肪飲食引起的肥胖和糖脂代謝紊亂的發(fā)展。因此，ClC-3可能是改善糖脂代謝功能障礙的潛在靶點。然而，健康飲食對ClC-3-/-小鼠轉(zhuǎn)錄組和表觀遺傳學(xué)的影響尚未有詳細的研究。
研究分組
野生型（ClC-3+/+）小鼠 VS 純合型（ClC-3-/-）小鼠
技術(shù)路線
研究結(jié)果和結(jié)論
1. 敲除ClC-3不影響ClC-3-/-小鼠的體重增加
從4-12周正常飼養(yǎng)ClC-3+/+小鼠 和ClC-3-/-小鼠，發(fā)現(xiàn)與4周齡的ClC-3+/+小鼠相比，ClC-3-/-小鼠明顯變小，而12周時兩組小鼠體重?zé)o差異，這表明正常飲食下敲除ClC-3基因小鼠的生長并未明顯減慢（圖1C-D）。與ClC-3+/+小鼠主要實質(zhì)器官重量相比，ClC-3-/-小鼠內(nèi)臟重量較輕，說明ClC-3-/-小鼠體重增加更多，這表明ClC-3-/-小鼠也可有效地轉(zhuǎn)化食物，進一步得到生長和發(fā)育（圖1E-F）。
圖 1
2. 敲除ClC-3會損害ClC-3-/-小鼠的葡萄糖耐量
正常飲食的小鼠在12周齡進行血脂分析，組間沒有顯著差異；而腹腔內(nèi)糖耐量試驗表明，ClC-3缺失延遲了小鼠對血糖升高的反應(yīng)，并增強了對血糖升高后降低血糖的效率（圖2）。
圖 2
3. ClC-3的缺失顯著影響糖脂代謝相關(guān)通路基因的轉(zhuǎn)錄表達
為研究ClC-3在正常飲食小鼠葡萄糖代謝中的作用，對3周齡的ClC-3+/+和ClC-3-/-小鼠的肝臟進行轉(zhuǎn)錄組測序。共鑒定出874個顯著差異的基因DEGs（圖3A）。通過富集KEGG通路分析所有的DEGs，發(fā)現(xiàn)糖脂代謝相關(guān)通路顯著聚集。因此，ClC-3缺失引起的糖耐量損害可能與糖代謝相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄改變有關(guān)。
圖 3
4. ClC-3的缺失改變了ClC-3 - / -小鼠的DNA甲基化水平
由于DNA甲基化是基因表達的調(diào)控者，通過RRBS分析DNA甲基化對ClC-3-/-小鼠肝臟中葡萄糖代謝相關(guān)基因的影響。統(tǒng)計組間甲基化胞嘧啶發(fā)生環(huán)境（圖4A）和發(fā)生位點（圖4B），并發(fā)現(xiàn)2540個差異甲基化區(qū)域DMRs（圖4C），通過進行KEGG通路的分析豐富了DMRs在CG背景下靶向的基因，其中葡萄糖代謝相關(guān)通路顯著豐富（圖4E），這意味著控制甲基化的ClC-3缺失相關(guān)基因是調(diào)節(jié)葡萄糖代謝的重要因素。
圖 4
5. ClC-3通過DNA甲基化參與糖代謝相關(guān)基因的表達
進一步探討DMR-錨定基因與DEGs之間的關(guān)系。DMR-錨定基因與DRGs之間有92個重疊基因（圖5A）。對KEGG富集分析發(fā)現(xiàn)，這些重疊基因與糖代謝相關(guān)的通路排在前20位（圖5B），Nos3、Pik3r1、Socs1和Acly聚集在II型糖尿病、胰島素抵抗和代謝途徑中（圖5D）。此外，Pik3r1和Acly的表達與DNA甲基化水平顯著相關(guān)，而Nos3和Socs1的表達與DNA甲基化水平不相關(guān)（圖5E）。這表明DNA甲基化是ClC-3調(diào)控糖代謝相關(guān)基因表達的途徑之一。
圖 5
總結(jié)
在本文中，研究人員發(fā)現(xiàn)ClC-3參與調(diào)節(jié)葡萄糖代謝，并與DNA甲基化修飾密切相關(guān)，影響葡萄糖代謝相關(guān)基因的表達，這些基因的表達水平可以通過個性化飲食干預(yù)進行改變。因此，通過分析差異表達基因和差異甲基化位點的重疊，確定了與II型糖尿病、胰島素抵抗和代謝途徑相關(guān)的基因，研究者指出，ClC-3可能是一個潛在的靶點，可以重新平衡不健康飲食引起的葡萄糖或脂質(zhì)代謝功能障礙。
綜合來看，該篇研究不僅通過轉(zhuǎn)錄組測序揭示了ClC-3基因缺失對代謝的影響，還通過結(jié)合表觀組學(xué)的分析提供了對DNA甲基化和轉(zhuǎn)錄調(diào)控在這一過程中的作用更為深入的理解。表觀組學(xué)是研究生物體在基因組、轉(zhuǎn)錄組等水平上的表觀修飾的領(lǐng)域科學(xué)，這些修飾包括DNA甲基化、組蛋白修飾和非編碼RNA等。在表觀組學(xué)研究中，測序技術(shù)扮演著至關(guān)重要的角色，通過測序分析可以揭示基因組和轉(zhuǎn)錄組的表觀修飾狀態(tài)及其在基因調(diào)控中的功能。華銀康目前推出了多款表觀組學(xué)產(chǎn)品促銷活動，為科研人員提供了高質(zhì)量的測序解決方案。這些產(chǎn)品包括單細胞轉(zhuǎn)錄組測序、RNA 甲基化測序等，能夠幫助科研人員深入探索生物體的表觀遺傳學(xué)特征和調(diào)控機制。
硬核促銷
即日起至2023年8月31日，我們推出了硬核促銷活動！
在這段時間內(nèi)，您可以享受我們?nèi)A銀康高通量測序檢測中心最優(yōu)惠的價格和特別優(yōu)惠。
無論您是學(xué)生、研究人員還是教師，這是您獲取高質(zhì)量研究產(chǎn)品的絕佳時機。
促銷活動一：轉(zhuǎn)錄組測序低至569元起（12個樣本以上）
轉(zhuǎn)錄組學(xué)是研究生物體中所有基因的轉(zhuǎn)錄活動的過程。通過轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究，可以了解基因在不同條件下的表達情況，從而揭示基因調(diào)控和生物功能
促銷活動二：m6A-MeRIP-seq低至6折起
這是一種用于研究RNA上的甲基化修飾的方法，可以幫助揭示基因表達調(diào)控的一種方式。
通過m6A-MeRIP-seq，您可以了解基因組上的甲基化修飾情況，從而更好地理解基因調(diào)控和表達調(diào)控機制。
促銷活動三：CUT&Tag低至6折起
CUT&Tag是一種用于研究蛋白質(zhì)與染色質(zhì)相互作用的方法。它可以幫助識別蛋白質(zhì)在染色質(zhì)上的結(jié)合位點，從而揭示基因調(diào)控和染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的信息，更好地理解蛋白質(zhì)與染色質(zhì)的相互作用，探索基因調(diào)控的機制。
促銷活動四：C4單細胞轉(zhuǎn)錄組測序低于7折優(yōu)惠，并免費提供一次單細胞懸液制備服務(wù)
C4單細胞轉(zhuǎn)錄組測序是一種用于單細胞基因表達分析的技術(shù)，可以揭示單個細胞的基因表達和細胞類型等信息，通過該技術(shù)，您可以深入了解單個細胞的特征和功能，揭示細胞異質(zhì)性在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中的重要作用。
華銀康促銷活動讓科研利器表觀組學(xué)產(chǎn)品更易于獲取，為老師您提供了實施全面的表觀組學(xué)研究的機會，作為國家自然科學(xué)基金熱點項目中的表觀組學(xué)研究，協(xié)助老師您深入探究揭示不同疾病進展中的調(diào)控機制并推動科研項目更進一步。最后，促銷活動等待老師您的咨詢！
參考文獻
Jing Z, Zhang H, Wen Y, Cui S, Ren Y, Liu R, Duan S, Zhao W, Fan L. Epigenetic and transcriptomic alterations in the ClC-3-deficient mice consuming a normal diet. Front Cell Dev Biol. 2023 May 23;11:1196684. doi: 10.3389/fcell.2023.1196684. PMID: 37287451; PMCID: PMC10242048.
高通量測序檢測中心
中心定位于科研服務(wù)與臨床醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)化應(yīng)用，圍繞基礎(chǔ)科研和臨床檢測兩大板塊，致力于生物醫(yī)學(xué)各領(lǐng)域的相關(guān)研究與測序大數(shù)據(jù)聯(lián)合分析，為各大高校、醫(yī)院和科研單位提供醫(yī)學(xué)科研項目的方案設(shè)計、測序?qū)嶒灪蛿?shù)據(jù)分析為一體的一站式服務(wù)以及快速精準(zhǔn)的臨床檢測服務(wù)，以成為業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的高通量測序服務(wù)中心為目標(biāo)。
目前，我司高通量測序檢測中心擁有Illumina和MGI等高通量測序儀組成的大規(guī)模高通量測序服務(wù)平臺，科研服務(wù)可提供涵蓋基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)（外泌體）、表觀組學(xué)、單細胞組學(xué)、微生物組學(xué)、免疫組庫、代謝組學(xué)、蛋白組學(xué)和多組學(xué)關(guān)聯(lián)分析等組學(xué)基礎(chǔ)研究服務(wù)和高級生物信息分析；臨床服務(wù)包括遺傳性腎病基因檢測、血液腫瘤基因檢測、實體瘤基因檢測、感染性疾病病原體檢測等服務(wù)。
如需了解更多有關(guān)高通量測序相關(guān)信息，歡迎撥打我司高通量全國服務(wù)熱線：020-38917402、020-38917464
郵箱：huayinngs@huayinlab.com
官網(wǎng)：www.allstarteam.cn
