The Regulatory Landscape of Osteogenic Differentiation Abstract 间质干细胞(MSCs)向成骨细胞的分化是骨发育和动态平衡的一个完整的部分,当它被不恰当地调控时,可能产生疾病,比如骨癌或骨质疏松。利用无偏倚的高通量方法,我们描述了在人类 MSCs 向骨谱系分化的过程中,基因表达,组蛋白修饰,以及 DNA 甲基化方面整体改变的图景。此外,我们第一次提供了一份基因组范围上的,关于骨主要调控转录因子Runt 相关转录因子 2(RUNX2)在人类成骨细胞中 DNA 结合位点的描述,显示出目标基因与增殖,迁移及凋亡调控有关,并与 p53 调控的基因有明显的重叠。这些发现扩展了正在出现的证据,这些证据是关于 RUNX2 在癌症,包括骨代谢,以及 p53 调控网络中有作用的。我们进一步揭示了 RUNX2 结合在远端的调控元件,启动子上,还有很高的频率结合在基因的3’末尾上。最后,我们识别出了 TEAD2 和GTF2I 是一种新的成骨调控因子。 Introduction 间质干细胞或者基质细胞(MSCs)有多谱系潜能,可以向成骨,成脂,成软骨,还有其它谱系分化(1)。MSCs 出现在骨髓和其它间质组织中,可能迁移到损伤或炎症处,参与组织修复(2)。MSCs 可在体外条件下被纯化并向成骨细胞分化,这为从分子上研究成骨提供了方便的工具(1)。关于这一过程的更多知识,对基础研究及 MSCs 在骨骼再生医学上的临床应用都是十分重要的(3),同样地,理解它在骨病中失调的情况也很重要,比如说癌症。在这点上,非常有意思的是骨肉瘤,最常见的骨原发恶性肿瘤,可能是由基因及表观遗传上的改变打断了 MSCs 向成骨的分化所致(4)。 干细胞分化受基因表达的变化所高度调控,这种变化在转录水平上与 DNA 或染色质结合在转录调控子上有关,或是与染色质图像的局部改变有关(5~7)。高通量方法的发展,比如RNA 测序(RNA-Seq),以及染色质免疫沉淀及测序(CHIP-Seq),使人们可以对这种改变。在基因组水平上进行描述(8,9)举例来说,RNA-Seq 可以系统性地发现启动子与外显子的轮流使用(10),而 CHIP-Seq 显示特定的组蛋白修饰区域,以及这些变化是如何改变基因活性的(5,8)。CHIP-Seq 也使人们可以发现基因组结合位点,并为广泛的转录因子(TFs)寻找目标基因(11,12)。此外,综合基因组分析可以在整个基因组中识别功能区域,比如启动子和增强子,这些成果又可以被用来丰富新的转录因子结合位点(TFBS)分布,以帮助发现新的生物...