人类基因组中约70万个保守非编码元件的多层次表征

保守非编码元件（conserved noncoding elements, CNEs）作为调控元件，尤其是增强子，其作用已被广泛研究。然而，ChIP-seq 和 ATAC-seq 等技术的出现使研究重点逐渐偏离了比较基因组学。在此，我们利用 ENCODE 等大规模项目的数据，来弥补由此导致的 CNEs 全面功能表征方面的空白。我们首先基于 470 物种哺乳动物序列比对，从人类基因组中鉴定出约 70 万个 CNEs。系统发育推断进一步识别出约 67 万个灵长类内保守元件以及约 24 万个跨哺乳动物保守元件。我们的功能基因组学分析表明，无论其保守程度如何，约有三分之一的 CNEs 在所检测的 19 种组织和细胞系中的至少一种中同时表现出染色质可及性和 H3K27 乙酰化，因此很可能作为顺式调控元件发挥作用。将这些数据外推至更多组织和细胞系后，我们推测约 40% 的 CNEs 库具有顺式调控潜能。此外，我们发现 CNEs 的三维组织并非随机分布；具体而言，CNEs 倾向于定位于拓扑相关结构域（topologically associating domains, TADs）的中心区域。基于染色质可及性和活性组蛋白标记构建的 CNE 共激活网络揭示，作用于作为顺式调控元件发挥功能的 CNEs 的进化约束，不仅反映其孤立的个体功能，也反映其拓扑学背景。总之，我们构建了一个新的 CNEs 目录，并为其添加了基于实证的顺式调控证据注释。尽管进化约束与调控功能之间显然存在联系，但对于二者相互作用的全面理解仍然有限。该资源为系统探索这一关系提供了基础。

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🏷️ 保守非编码元件 比较基因组学 顺式调控元件 功能基因组学 三维基因组 进化约束