Cell | 人类骨骼发育的功能基因组学及身高遗传模式的研究

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推荐一篇发表在Cell上的文章,文章的题目是:Functional genomics of human skeletal development and the patterning of height heritability。通讯作者是哈佛大学的Terence D. Capellini教授。Terence D. Capellini教授的研究方向主要集中在功能基因组学、发育生物学以及人类遗传学。他的研究特别关注人类骨骼发育的机制及其与身高遗传相关性的模式。通过结合基因组学、分子生物学和生物信息学的方法,Capellini教授的工作旨在揭示基因如何影响骨骼的形成和发育,以及这些基因在不同人群中的变异如何影响身高的遗传特征。此外,他还涉及与人类进化相关的研究,探索骨骼特征在适应性进化中的角色。


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身高是一个高度多基因遗传的复杂性状。近期一项涉及500多万人的全基因组关联研究(GWAS)发现了约12,000个与身高相关的位点,这些变异主要位于非编码调控区域。然而,我们对这些变异如何通过调控软骨细胞的发育来影响身高的具体机制仍知之甚少。
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在本研究中,作者首先对人类胚胎期(E53-E67)骨骼发育过程中的软骨细胞进行了表观遗传组和转录组测序分析。作者发现大多数调控元件在不同骨骼部位都有活性,而不是特异性表达。基因表达模式主要按关节类型(如膝关节、肘关节)聚类,而不是按骨骼类型(如股骨远端和近端)。此外,与身高相关的遗传变异更倾向于落在那些在多个骨骼部位都有活性的调控区域。
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随后,作者整合了这些数据来研究身高的遗传调控机制,作者发现了多个共表达基因模块,其中CD1模块富集了碳水化合物代谢等重要功能。并鉴定出几个关键转录因子(如FOXP1)可能在调控这些模块中发挥重要作用。最后,作者证实了身高的遗传变异确实符合"泛基因"模型的预期,即大量微效变异通过转录调控网络整合到核心基因上。作者还建立了一个可用于研究其他复杂性状的分析框架,并成功将其应用于2型糖尿病的研究。
这项研究不仅加深了我们对身高这一复杂性状遗传调控机制的理解,也为研究其他复杂性状提供了有价值的分析框架。本研究证明了复杂性状的遗传变异主要通过影响广泛性的调控网络而非特异性的调控元件来发挥作用,这对我们理解复杂性状的遗传机制具有重要意义。
本文作者:YSL
责任编辑:ZJ
原文链接:
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)01256-X
原文引用:10.1016/j.cell.2024.10.040



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