利用染色质开放性测序技术探讨叶酸缺乏对胚胎干细胞基因组结构变化调控影响

目的 利用染色质开放性测序技术(ATAC-seq)探讨叶酸缺乏对小鼠胚胎干细胞(mESC)全基因组染色质结构影响特征。方法 使用4mg/ml浓度的正常叶酸培养基培养mESC24h作为正常对照组,使用终浓度为0.12μM的叶酸代谢障碍药物甲氨蝶呤(MTX)处理mESC24h作为MTX实验组,分别行ATAC-seq,获得胚胎早期全基因组染色质开放图谱。进行正常对照组及MTX实验组染色质开放区域数量、开放区域涉及基因功能及通路分析比较。结果 确立转座酶Tn57.5U消化正常对照组mESC,Tn55U消化MTX实验组mESC,获得清晰核小体周期条带建立ATAC-seq测序体系,分别设置3个生物学重复进行二代测序。MTX处理后开放性染色质结构数量明显减少(P<0.05);MTX处理后差异染色质开放区域主要集中在胚胎器官形成、细胞周期调控、神经骨骼系统发育及生殖系统发育有关基因(P<0.01);MTX实验组和正常对照组差异基因显著性富集pathway集中在MAPK信号通路、细胞骨架调控、Rap1信号通路等(P<0.01)。结论 叶酸缺乏能够引起mESC基因组染色质开放性结构变化,涉及器官形成、细胞周期调控等重要发育基因及生理代谢通路相关基因,可能引起后续基因表达调控改变。