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动物科学学院王起山教授、潘玉春教授团队在《Journal of Advanced Research》发表研究成果:整合基因组学破译DNA甲基化介导的猪复杂性状遗传调控机制

发布时间:2026-10-09来源:动物科学学院作者:22

遗传变异如何通过分子调控过程影响复杂性状,是遗传学与复杂性状生物学领域的重要科学问题。DNA甲基化作为连接基因组序列与基因调控的重要表观遗传层,不仅受到遗传变异的广泛影响,也与基因表达及复杂表型密切相关。然而,如何系统解析遗传变异、DNA甲基化、基因表达与复杂性状之间的关系,并从大量关联信号中优先筛选具有潜在功能意义的调控位点,在畜禽等农业动物中仍缺乏系统研究。

为回应这一问题,动物科学学院王起山教授、潘玉春教授团队联合丹麦奥胡斯大学房灵昭教授在《Journal of Advanced Research》发表题为“Integrative genomics decoding DNA methylation-mediated genetic control of complex traits in pigs”的研究论文。该研究搭建了一套遗传锚定的多组学整合解析框架,系统解码猪骨骼肌中DNA甲基化介导的复杂性状遗传调控机制,构建了“基因型–DNA甲基化–基因表达–表型”的整合解析思路,并通过代表性候选位点的功能实验,实现了从计算优先筛选到实验验证的衔接。

方法贡献:从关联描述走向遗传支持的机制解析

该研究在方法层面的重要贡献,在于建立了一条从meQTL定位、多组学证据整合到候选位点实验验证的分析链条,而非停留于表观基因组关联的描述性层面。研究在单CpG与CpG区块两个层级上系统解析甲基化的顺式遗传调控,突破了单点分析在统计效力与生物学解释力上的局限;相较于仅关注单个CpG位点,CpG区块能够整合多个相邻CpG的协同变化,为识别稳定的区域甲基化调控信号提供补充信息。在此基础上,研究运用共定位、孟德尔随机化与中介分析等方法,从不同统计框架评估DNA甲基化、基因表达和复杂性状之间是否受到共享遗传因素的共同影响;研究引入Hi-C三维染色质互作信息,为部分远端DNA甲基化—基因关联提供空间结构层面的支持,从而进一步提高候选调控关系的生物学可解释性。研究还将甲基化信息纳入遗传评分体系,为分子表型辅助预测提供了新工具。最终,通过对优先化的SOCS3相关调控区块实施CRISPR-dCas9-TET1靶向去甲基化,观察到SOCS3蛋白丰度及增殖相关细胞表型的变化,为该候选位点提供了功能层面的概念验证。该策略将传统的单层关联分析拓展为由遗传证据、分子关联、三维基因组结构和功能实验共同支撑的多层证据体系。

平台贡献:构建面向用户的友好型多组学查询资源

该研究在资源建设层面的价值,在于将来源不同、批次不同、设计不同的历史数据与新产生数据进行统一整合,并形成可查询、可复用的结果展示资源。研究通过统一的群体背景界定、分层级的甲基化量化、跨数据集的基因型–甲基化–表达对齐,以及染色质交互信息指导的调控注释,使原本彼此孤立的数据层得以相互校验、相互约束。在此基础上,相关资源与分析模块已构建为可公开访问的猪骨骼肌表观基因组图谱平台PSMEA,并集成meQTL、共定位、SMR与中介孟德尔随机化等分析结果,供后续研究检索与复用。

路径示范:可迁移的“基因型–分子表型–复杂性状”解析思路

该研究进一步形成了一条具有可迁移性的研究思路:从基因型出发,依次整合DNA甲基化及其遗传调控(meQTL)、转录调控和复杂性状信息,解析遗传变异、分子调控与表型差异之间的关系。其一,多层遗传证据整合优先于单一关联解释,通过共定位、孟德尔随机化与中介分析构建相互补充的证据梯度,避免‘关联即功能’的过度解读。其二,以染色质交互为远端调控关系提供空间结构支持,增强候选调控关系的机制可信度。其三,形成计算优先筛选与实验验证的衔接,并通过表观编辑实验对代表性候选位点进行功能评估。其四,推动认识上的转变:DNA甲基化不仅可作为与性状相关的分子标记,也是一类可被靶向干预、并可能参与调控分子与细胞表型的表观遗传层。该框架为从遗传变异出发解析候选分子调控机制提供了可借鉴的路径,其应用范围不局限于猪或骨骼肌,对其他同时具备多组学数据与复杂性状记录的研究体系同样具有参考价值。

浙江大学动物科学学院博士生王依婷和助理研究员陈子韬为论文共同第一作者;浙江大学王起山教授、潘玉春教授及丹麦奥胡斯大学房灵昭教授为共同通讯作者。该研究获国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目资助。