南华附一科研团队在基因转录调控领域取得系列突破性研究成果

2022年04月25日 08:44      点击:[]

近期,南华大学附属第一医院李春权教授科研团队在基因转录调控领域取得新的突破性成果。该团队围绕复杂疾病转录因子、转录辅因子方向展生物大数据研究,成功在生命科学、生物学领域TOP期刊《Nucleic Acids Research》(2022年,第一期)连续发表两篇高水平学术论文。论文题目分别为《TcoFBase: a comprehensive database for decoding the regulatory transcription co-factors in human and mouse》、《TF-Marker : a comprehensive manually curated database for transcription factors and related markers in specific cell and tissue types in human》。

转录因子是控制基因表达的关键蛋白质,转录辅因子作为转录因子的“重要合作伙伴”,通过与转录因子相互作用调控基因的转录。转录因子、转录辅因子是确定细胞身份、决定细胞命运的重要调控分子,它们的失调将引起基因的高异常表达,与复杂疾病的发生发展密切相关。尤其,心血管疾病、癌症等各种复杂疾病的突变位点绝大部分发生在转录调控相关的增强子(enhancer)和超级增强子(super enhancer)等DNA调控元件区域,通过破坏或增强转录辅因子介导的转录因子绑定活性,导致疾病基因的异常转录。为了从系统生物学水平全面支持心血管、癌症等复杂疾病的转录调控研究,李春权教授团队对大规模转录辅因子数据进行全面精细的整理和处理,开发了全球首个专注于“转录辅因子”的数据注释及分析平台TcoFBase(http://tcof.liclab.net/TcoFbase/),旨在提供详细、深入、多层次的转录辅因子调控和分析工具。TcoFBase目前存储了世界上包含最为全面的人类转录辅因子注释以及转录辅因子ChIP-seq数据,并提供了转录辅因子的上下游调控网络分析和全面的功能注释分析功能。这些注释和分析功能涉及超级增强子、增强子、转录因子绑定、SNP、eQTL、甲基化位点、3D染色质互作、拓扑结构域等大量重要的转录调控相关内容。为了说明TcoFBase平台在复杂疾病研究中的重要应用价值,李春权教授团队进一步将该平台应用到癌症、心血管等疾病的研究,成功识别出癌症、心力衰竭关键的转录辅因子及上下游调控注释和调控网络路径。

李春权教授团队的另一项研究成果聚焦于转录因子。由于转录因子是确定细胞身份、决定细胞命运的重要调控分子,因此成为细胞身份鉴定的重要标志物。随着单细胞组学技术的快速发展,人们可以高分辨率的解析癌症、心血管等复杂疾病组织中的细胞身份、亚群状态和类型。定义细胞身份成为单细胞复杂疾病转录调控研究的迫切需要解决的关键问题。李春权教授科研团队通过收集大量生物医学文献,获得人类特定细胞和组织类型中转录因子相关标志物的,对文献进行深入挖掘,提取出多种能够精确识别细胞类型的转录因子标志物,对这些标志物进行详细的归类和注释,搭建了国际上首个全面提供转录因子细胞标志物的数据库TF-Marker(http://bio.liclab.net/TF-Marker/)。TF-Marker对于辅助揭示心血管疾病、癌症等疾病发生发展中细胞身份的转化,深入理解基因异常调控和细胞身份识别提供了有力的帮助。

近年来,李春权教授团队在转录调控研究领域持续发力,收获了多项突破性研究进展。围绕转录调控领域,已在《Nucleic Acids Research》《Briefings in Bioinformatics》《Gastroenterology》等国际高影响力杂志发表了30余篇论文。其中,IF >10的论文13篇,IF >15的论文10篇,JCR一区论文13篇。团队开发的SEdb、SEanalysis、ATACdb、VARAdb、ENdb、KnockTF、LncSEA、TRlnc、TRcirc等转录调控大数据分析软件和平台,已广泛被美国、英国、德国、日本、加拿大、韩国等几十个国家的研究机构使用。代表性成果包括:成功建立了目前世界最大规模的人类超级增强子数据库(名称为:SEdb);建立首个迄今世界上最全面的开放染色质数据库(名称为:ATACdb);开发出首款支持超级增强子调控网络分析的工具(名称为:SEanalysis);进一步开发了国际上迄今最全面的调控区域突变注释和分析系统(名称为:VARAdb)。加之此次的两项最新研究成果,李春权教授科研团队已自主建立覆盖DNA调控元件/转录因子/转录辅因子/编码靶基因/非编码靶基因的转录调控网络数据资源库和分析系统。这些研究对于精细的建立和理解转录调控网络,揭示生命系统的调控网络运作和复杂疾病的网络系统研究具有重要的意义。尤其,对于研究我国人群特异突变和高发疾病的预防、诊断和治疗具有独特的重要价值。

李春权教授科研团队的这两项最新研究成果,受到国家自然科学基金、省自然科学基金、南华大学附属第一医院高层次人才科研启动专项经费支持。尤其,这两项研究依托南华大学国家心血管疑难病症诊治能力提升工程建设项目的支持,形成联合南华大学附属第一医院心内科、心血管大数据与人工智能实验室、心血管研究所、计算机学院、湖南省医疗大数据国际科技创新合作基地等多家南华大学所属研究机构的学科交叉合作平台,通过科研人员的紧密交叉合作,成功实现了对癌症、心血管疾病转录调控大数据分析和心衰疾病转录辅因子生物医学分析。以上研究工作主要由李春权教授科研团队所在的南华大学,以及哈尔滨医科大学和其它参与单位(汕头大学、复旦大学、首都医科大学附属北京友谊医院、北京中医药大学、桂林医科大学)共同完成。

来源:掌上衡阳客户端  https://hyapp.hyqss.cn/cms/H5/News.html?article=5102271&type=1

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