核基质附着区广泛参与基因组三维结构折叠的生物信息学分析

在细胞分裂间期，每条染色质都占据着特定的染色质领域（chromosome territory，CT）。每个CT领域内进一步分成不同的拓扑学相关区域（topological associated domain，TAD），每个TAD又由若干子TAD（sub-TAD）构成。不同的TAD相互聚集，形成基因活跃表达和不表达的A、B两种组份或区室（compartment）。然而，目前对于染色质折叠方式及维持机制的研究尚无定论。核基质附着区（matrix attachment regions，MARs）是在不同物种基因组中广泛存在的一类富含AT序列的与核基质结合的DNA元件，能够通过与CTCF、SATB1等调控蛋白质相互作用，对远距离的基因表达进行调控。本研究以染色质三维结构为背景，通过整合染色质三维结构及组蛋白修饰等组学数据，对MARs元件与染色质三维结构的关系进行研究，对MARs元件参与形成的相互作用网络的结构及功能进行探索。结果发现，MARs元件与染色质三维结构高度相关，而且在高强度相互作用中占据较大的比例，提示MARs元件在染色质折叠方面发挥作用。此外，通过拓扑结构聚类分析还首次揭示，MARs元件分为不同类型，包括维持染色质领域及空间构象等的结构单元部分，以及调控基因表达等的功能单元部分。这表明，MARs元件在基因组三维高级结构的建立、维持以及功能等方面发挥重要作用。

Bioinformatics Analysis of MARs’ Extensive Involvement of Forming Genome 3D Structure