劉 悅，薛翔瀾，李曉波，蔣 琳，浦亞斌,何曉紅，馬月輝*，趙倩君*

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，北京 100193；2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，昆明 650000)

染色質(zhì)開放性(chromatin accessibility)也被稱為染色質(zhì)可及性，可以廣義的理解為與未被組蛋白或其他大分子封閉的DNA分子，這一特性能夠反映轉(zhuǎn)錄活性。真核生物中，DNA與組蛋白組裝為核小體，經(jīng)過進(jìn)一步折疊在細(xì)胞核中形成確定結(jié)構(gòu)的染色質(zhì)[1-2]，高度壓縮的染色質(zhì)極大阻礙了DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等功能。DNA轉(zhuǎn)錄依賴于染色質(zhì)開放，轉(zhuǎn)錄是眾多轉(zhuǎn)錄因子(transcription factors，TF)富集到染色質(zhì)開放的增強(qiáng)子、上游激活子序列和近端啟動子元件之間的動態(tài)相互作用的結(jié)果，染色質(zhì)的開放性會影響DNA結(jié)合蛋白(如TF和RNA聚合酶)對轉(zhuǎn)錄的激活[3]。

染色質(zhì)開放性變化是表觀遺傳調(diào)控的重要組成部分，在動物發(fā)育過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。多項(xiàng)研究表明，染色質(zhì)開放性與基因表達(dá)密切相關(guān)，在胚胎發(fā)育、干細(xì)胞增殖分化等過程中具有重要的調(diào)控作用[4-5]。研究顯示，哺乳動物胚胎發(fā)育過程中染色質(zhì)開放性經(jīng)歷劇烈變化，并且染色質(zhì)開放性不僅影響受精卵合子的基因組激活(zygotic genome activation，ZGA)，還影響干細(xì)胞的增殖分化，決定細(xì)胞分化方向。

1 染色質(zhì)開放性檢測方法

開放性染色質(zhì)相較于異染色質(zhì)對酶的切割更為敏感，基于這種敏感性發(fā)展了多種染色質(zhì)開放性位點(diǎn)的檢測技術(shù)。隨著染色質(zhì)開放性檢測手段及生物信息學(xué)分析方法的日臻完善，染色質(zhì)開放區(qū)域的高效快速定位使得染色質(zhì)開放性在生物生長發(fā)育研究領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。

目前，在動物中建立的檢測方法包括微球菌核酸酶測序(micrococcal nuclease sequencing，MNase-seq)、DnaseⅠ超敏感位點(diǎn)測序(DnaseⅠ hypersensitive sites sequencing，DNase-seq)、甲醛輔助的調(diào)控元件的分離測序(formaldehyde-assisted isolation of regulatory elements sequencing, FAIRE-seq)和染色質(zhì)易開放區(qū)域測序(assay for transposase accessible chromatin with high-throughput sequencing，ATAC-seq)等(表1)。從檢測區(qū)域、切割方法上看幾種技術(shù)方法存在明顯不同，如MNase-seq通過檢測核小體保護(hù)的DNA片段序列，從而間接反映染色質(zhì)的開放性[6]，其他3種方法均為對染色質(zhì)上的開放區(qū)域進(jìn)行檢測，直接反映染色質(zhì)的開放性[7]；然而，從切割方法上看，F(xiàn)AIRE-seq是利用超聲裂解對特定位點(diǎn)進(jìn)行切割[8]，而其他3種均是利用酶進(jìn)行切割。

表1 染色質(zhì)開放性的主要研究方法

染色質(zhì)開放性測定技術(shù)最初是通過測定被核小體保護(hù)的DNA序列，從而定位與染色質(zhì)結(jié)合的蛋白[9-10]。MNase-seq方法能夠直接定位核小體，但是需要耗費(fèi)大量細(xì)胞而且有明顯的偏好性，因此，發(fā)展初期染色質(zhì)結(jié)構(gòu)研究進(jìn)展較為緩慢。近年來，隨著全基因組高通量測序技術(shù)高速發(fā)展，以及各種微量高效DNA分析技術(shù)不斷涌現(xiàn)，DNase-seq、ATAC-seq等這些技術(shù)被廣泛應(yīng)用于染色質(zhì)開放性研究。DNase-seq直接測定DNase Ⅰ超敏感位點(diǎn)(DNase Ⅰ hypersensitive sites，DHSs),定位染色質(zhì)開放性區(qū)域，獲得轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件和染色質(zhì)狀態(tài)的重要信息[11-12]。ATAC-seq方法利用轉(zhuǎn)座酶Transposase不能進(jìn)入核小體連接的致密區(qū)域，但能進(jìn)入松散的區(qū)域?qū)ξ唇Y(jié)合核小體的DNA進(jìn)行切割，進(jìn)而定位染色質(zhì)開放區(qū)域[13]。美國斯坦福大學(xué)的William Greenleaf教授團(tuán)隊(duì)2013年發(fā)現(xiàn)Tn5轉(zhuǎn)座酶在DNA剪切方面的潛力后將其應(yīng)用于構(gòu)建測序文庫并于2015年發(fā)展了ATAC-seq[14-15]，近年來ATAC-seq飛速發(fā)展并在2018年建立了單細(xì)胞ATAC-seq[16]。DNase-seq與ATAC-seq都能夠獲得全基因組范圍內(nèi)處于開放狀態(tài)的染色質(zhì)區(qū)域，但是由于ATAC-seq所需細(xì)胞數(shù)量較少、靈敏度更高所以應(yīng)用更為廣泛。近年來，隨著單細(xì)胞測序技術(shù)逐漸發(fā)展，單細(xì)胞ATAC-seq的優(yōu)勢更加明顯，利用單細(xì)胞ATAC-seq能夠在細(xì)胞水平揭示細(xì)胞核內(nèi)染色質(zhì)開放性差異并鑒定細(xì)胞類型特異性TF，這為表觀遺傳研究提供了便利條件。

2 染色質(zhì)開放性的影響因素

研究證實(shí)，核小體占位、組蛋白修飾、DNA甲基化等與染色質(zhì)開放性密切相關(guān)，是影響染色質(zhì)開放性的重要因素；且染色質(zhì)開放性與核小體占位、組蛋白修飾、DNA甲基化互相影響參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控。

2.1 核小體占位

核小體是染色質(zhì)復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的基本單位,典型核小體由纏繞在含有一個H3/H4四聚體和兩個H2A/H2B二聚體的八聚體及其包裹的146堿基組成[17-18]。核小體在基因組上的分布在DNA轉(zhuǎn)錄、復(fù)制和染色質(zhì)開放等生物過程中發(fā)揮重要功能。核小體定位指核小體出現(xiàn)在基因組特定位置相對于其周邊的概率，反映核小體對特定DNA序列選擇的特性；核小體占位是指在基因組特定區(qū)域出現(xiàn)的核小體平均數(shù)目，體現(xiàn)了核小體密度[19-20]。核小體占位及定位是染色質(zhì)開放性的主要決定因素，并受到序列特異性TF和染色質(zhì)重塑因子的調(diào)節(jié)，這些因子通過調(diào)節(jié)核小體組裝來改變核小體的占位情況[21]。

核小體在異染色質(zhì)區(qū)域覆蓋率高，形成了封閉的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)；然而在增強(qiáng)子、絕緣子、啟動子等調(diào)控區(qū)域常表現(xiàn)為核小體缺失，形成開放的染色質(zhì)[22]。核小體的缺失可導(dǎo)致缺失位點(diǎn)區(qū)域染色質(zhì)的開放性增加，利于眾多反式作用因子結(jié)合進(jìn)而發(fā)揮這些因子的調(diào)控作用[21]。根據(jù)染色質(zhì)的開放性可將啟動子分為兩種類型：開放啟動子(open promoter)和封閉啟動子(covered promoter)[23]。開放啟動子具有開放的染色質(zhì)狀態(tài)，在起始密碼子上游200 bp 左右具有一段核小體缺失位點(diǎn)(nucleosome free region, NFR)，NFR 內(nèi)具有暴露的轉(zhuǎn)錄激活因子結(jié)合位點(diǎn)；而封閉啟動子具有較高的核小體占位，轉(zhuǎn)錄激活因子需要在染色質(zhì)重塑復(fù)合物的幫助下與核小體競爭結(jié)合位點(diǎn)才能促進(jìn)開放染色質(zhì)的形成從而激活轉(zhuǎn)錄[24]。最初認(rèn)為，核小體會被排除在轉(zhuǎn)錄活性位點(diǎn)之外，然而，Clark和Felsenfeld[19]的早期工作否定了這一假設(shè)，他們發(fā)現(xiàn)核小體占據(jù)了活躍的轉(zhuǎn)錄本，并在轉(zhuǎn)錄延伸過程中被RNA聚合酶重新定位。此外，雖然轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)(TSS)近端核小體經(jīng)常抑制轉(zhuǎn)錄，但如果定位正確，核小體可以通過核糖核酸聚合酶促進(jìn)轉(zhuǎn)錄[20]。染色質(zhì)開放性還受到相關(guān)蛋白(特別是組蛋白)沿DNA分布密度以及停留時間的影響，研究證實(shí)，H2A/H2B二聚體的缺失能通過內(nèi)切核酸酶和TF改變?nèi)旧|(zhì)的開放性[25-27]。

2.2 組蛋白修飾

組蛋白修飾作為一種重要的表觀遺傳調(diào)控機(jī)制，對染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變化具有調(diào)控作用。組蛋白修飾是一個動態(tài)變化過程，研究證實(shí)，組蛋白的甲基化、乙?；刃揎梾⑴c調(diào)控染色質(zhì)開放性，進(jìn)而能夠影響基因的表達(dá)。

ENCODE計劃中的注釋表明H4K20 me1與染色質(zhì)開放性相關(guān)，染色質(zhì)免疫共沉淀技術(shù)(chromatin immunoprecipitationchromatin immunoprecipitation followed by sequencing，ChIP-seq)分析結(jié)果也表明，H4K20 me1在轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)下游與轉(zhuǎn)錄活性呈高度正相關(guān)關(guān)系[28]。Zhu等[29]發(fā)現(xiàn)，HRP2-DPF3a-BAF協(xié)調(diào)甲基化的H3K36 me和染色質(zhì)重編程，調(diào)節(jié)成肌分化過程中的染色質(zhì)開放和基因轉(zhuǎn)錄。連接組蛋白H1及其變體有助于中和連接脫氧核糖核酸的電荷，將染色質(zhì)折疊形成更緊密、更難接近的封閉染色質(zhì)[30]。核心組蛋白乙?；兄谌旧|(zhì)解螺旋，通常與開放的染色質(zhì)狀態(tài)有關(guān)[31]，核心組蛋白乙?；潭纫泊砣旧|(zhì)不同的活性狀態(tài)，組蛋白乙酰化同時可募集染色質(zhì)重塑復(fù)合體和TF，通過組蛋白修飾調(diào)控染色質(zhì)結(jié)構(gòu)域[32]。果蠅早期胚胎發(fā)育中先鋒轉(zhuǎn)錄因子Zelad結(jié)合增強(qiáng)子促進(jìn)早期胚胎組蛋白乙?；?，介導(dǎo)早期染色質(zhì)開放性建立[33]。在人類CD34+細(xì)胞中通過shRNA 敲低HDAC5，然后進(jìn)行紅細(xì)胞培養(yǎng),通過對培養(yǎng)的紅細(xì)胞進(jìn)行ATAC-SEQ和RNA-SEQ分析，結(jié)果顯示，HDAC5 缺乏導(dǎo)致晚期紅細(xì)胞中 H4(K12)的乙酰化增加，染色質(zhì)開放性增加[34-35]。

2.3 DNA甲基化

染色質(zhì)開放性與DNA甲基化相互影響，兩者共同影響基因轉(zhuǎn)錄；啟動子、增強(qiáng)子等關(guān)鍵作用元件的甲基化程度影響染色質(zhì)開放性。

啟動子以及增強(qiáng)子區(qū)域的DNA甲基化可能會導(dǎo)致甲基識別蛋白招募特異性重塑因子產(chǎn)生閉合的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，阻止TF的接近進(jìn)而影響基因轉(zhuǎn)錄[36]。小鼠胚胎發(fā)育過程中，DNA甲基化通過調(diào)控啟動子染色質(zhì)開放性來影響轉(zhuǎn)錄活性[37]；斑馬魚ZGA時期從配子遺傳的未甲基化的CpG能促進(jìn)啟動子區(qū)域開放性建立[38]。通過整合分析小鼠DHS與DNA甲基化數(shù)據(jù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)染色質(zhì)開放性區(qū)域主要富集于部分甲基化(partially methylated domains, PMDs)[39]；而且DNase-seq和ATAC-seq兩種不同檢測方法獲得的數(shù)據(jù)結(jié)果均顯示，早期胚胎中高開放性啟動子絕大部分處于CPG低密度區(qū)域，ZGA前檢測到的ATAC-seq信號很大程度上與卵子的PMDs重合[40]。此外，DNA甲基化程度影響染色質(zhì)開放性與染色質(zhì)空間結(jié)構(gòu)。染色質(zhì)在細(xì)胞核內(nèi)分層次組裝形成兩類特定的結(jié)構(gòu)區(qū)室——活性和惰性(A/B-compartment)區(qū)室，研究發(fā)現(xiàn)此類區(qū)室與染色質(zhì)開放性、DNA甲基化程度、基因表達(dá)活性密切相關(guān)。胚胎發(fā)育早期，基因組甲基化模式與區(qū)室高度相關(guān)[41]，A-compartment基因表達(dá)水平較高、活躍表達(dá)修飾信號(如H3K36 me)強(qiáng)、甲基化程度低被注釋為開放染色質(zhì)。斑馬魚ZGA時期從配子遺傳的未甲基化的CpG富集于A-compartment，小鼠早期胚胎DHSs位點(diǎn)也富集于A-compartment[42-44]。總體而言，A-compartment區(qū)域甲基化程度更低，染色質(zhì)開放性程度更高，基因轉(zhuǎn)錄也就更活躍。

3 胚胎發(fā)育有關(guān)染色質(zhì)開放性的研究進(jìn)展

3.1 胚胎基因組激活與染色質(zhì)開放性的關(guān)系

胚胎發(fā)育過程中染色質(zhì)開放性發(fā)生劇烈變化，染色質(zhì)開放性變化影響基因組激活?；蚪M激活包含兩個過程，母體-合子過渡(maternal zygotic transition，MZT)和ZGA，MZT過程中染色質(zhì)開放性位點(diǎn)顯著增加[45-47]，染色質(zhì)開放則促進(jìn)了ZGA的實(shí)現(xiàn)。果蠅胚胎發(fā)育過程中染色質(zhì)開放性的建立早于MZT時期，直至MZT結(jié)束染色質(zhì)開放性位點(diǎn)依然在緩慢變化[48]，在此過程中啟動子和增強(qiáng)子區(qū)域染色質(zhì)開放性變化最為顯著。染色質(zhì)開放性建立過程中，果蠅MZT時期染色質(zhì)開放性變化最為顯著，特別是MZT后期染色質(zhì)開放性會顯著增加，大量增強(qiáng)子位于染色質(zhì)開放性區(qū)域[49]。此外，Chetverina等[50]發(fā)現(xiàn)，Zelda、GAGA和Bicoid參與果蠅染色質(zhì)開放性建立，Zelda和GAGA因子共同參與果蠅染色質(zhì)開放性建立促進(jìn)ZGA，GAGA因子促進(jìn)啟動子染色質(zhì)開放，Zelda主要介導(dǎo)增強(qiáng)子染色質(zhì)開放，高表達(dá)Bicoid可促進(jìn)其靶標(biāo)基因的染色質(zhì)開放[49]。哺乳動物染色質(zhì)開放性圖譜在MZT時期的動態(tài)變化與果蠅有很多相似點(diǎn)，且早期胚胎中染色質(zhì)開放性位點(diǎn)一旦建立便被維持。

ZGA對于胚胎發(fā)育是必需的，染色質(zhì)開放有利于ZGA。胚胎時期人類和小鼠染色質(zhì)開放性圖譜的變化規(guī)律基本一致，特別是在ZGA時期均表現(xiàn)為顯著增加，但介導(dǎo)機(jī)制有顯著不同。小鼠ZGA時期(2細(xì)胞時期)胚胎中DHSs數(shù)量隨著發(fā)育逐漸增加，尤其在8細(xì)胞時期增加最為顯著，且DHSs分布區(qū)域由單一分布于胚胎啟動子區(qū)逐漸分布于遠(yuǎn)端調(diào)控區(qū)[46]。通過TF片段富集分析發(fā)現(xiàn)，OCT4在人ZGA時期顯著富集于DHSs區(qū)，但是在小鼠ZGA期很少富集，這一結(jié)果暗示OCT4可能在人ZGA時期相較于小鼠發(fā)揮更大的作用[51-52]。Dor和Cedar[39]首次在Cell發(fā)表文章證實(shí)了人類早期胚胎發(fā)育過程中染色質(zhì)開放性逐步建立的過程，特別指出了人類胚胎ZGA過程中轉(zhuǎn)錄因子OCT4是必需的，而在小鼠中則是非必需。其他研究還發(fā)現(xiàn)，發(fā)育中的黑腹果蠅ZGA期間，染色質(zhì)開放性和轉(zhuǎn)錄活性之間存在不一致性，在啟動子和增強(qiáng)子區(qū)域開放性建立要早于轉(zhuǎn)錄活性，盡管在ZGA前的早期胚胎中觀察到染色質(zhì)開放性狀態(tài)，但許多開放性基因在轉(zhuǎn)錄上是無活性的，直到發(fā)育后期才具有活性[50]。此外，TF也參與胚胎染色質(zhì)開放性建立從而調(diào)控ZGA事件，染色質(zhì)開放性區(qū)域的建立需要母體提供的TF，如Pou5f3、Sox19b、Nanog、OCT4等[4,52]。通過對斑馬魚ZGA過程中7個時期胚胎進(jìn)行ATAC-seq測序，結(jié)果發(fā)現(xiàn)ZGA時期開放染色質(zhì)活性與順式調(diào)控因子活性同步增加，證實(shí)順式調(diào)控元件與染色質(zhì)開放性之間相互影響從而調(diào)節(jié)ZGA[53]。

3.2 胚胎發(fā)育過程中染色質(zhì)開放性變化

多項(xiàng)研究證實(shí)，染色質(zhì)開放性參與調(diào)控果蠅、人、小鼠、線蟲等動物的胚胎發(fā)育[50,54-55]，對于胚胎發(fā)育方向具有重要的作用。位于染色質(zhì)開放區(qū)域的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件與細(xì)胞特異的TF共同決定細(xì)胞命運(yùn)、調(diào)控胚胎發(fā)育。胚胎發(fā)育由基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)(GRNs)控制，該網(wǎng)絡(luò)定義和細(xì)化沿胚胎軸的位置信息決定細(xì)胞命運(yùn)，并最終指導(dǎo)胚胎發(fā)育方向[56]。果蠅胚胎發(fā)生提供了這種模式化GRN的兩個典型例子，它們指定了沿著前后(AP)和背腹(DV)軸的空間坐標(biāo)[57]，但是這種模式的穩(wěn)定和基因的精確表達(dá)需要軸模式增強(qiáng)子介導(dǎo)的。研究顯示，染色質(zhì)開放性與果蠅體軸線的發(fā)育具有密切聯(lián)系，ZGA后四分之一的開放性基因組在其ATAC序列信號中顯示出顯著的區(qū)域差異，軸模式增強(qiáng)子在變化最大的區(qū)間中富集，它們的開放性變化與其調(diào)節(jié)活性相關(guān)[58]。先鋒轉(zhuǎn)錄因子Zelda在胚胎發(fā)育早期與增強(qiáng)子結(jié)合從而促進(jìn)Bicoid因子與增強(qiáng)子結(jié)合[33,59]，為果蠅體軸線建立提供位置信息[54]。

胚胎發(fā)育過程中染色質(zhì)開放性會發(fā)生動態(tài)變化，在此過程中與發(fā)育相關(guān)的啟動子、增強(qiáng)子染色質(zhì)開放性逐漸建立。線蟲胚胎期至個體成熟整個過程中都伴隨著染色質(zhì)開放性的變化，胚胎發(fā)育過程中超過75%啟動子位點(diǎn)染色質(zhì)開放性發(fā)生變化[60]，個體成熟期與胚胎期相比遠(yuǎn)端非編碼區(qū)超5 000多個位點(diǎn)染色質(zhì)開放性發(fā)生變化[55]，這一研究暗示，染色質(zhì)開放性對于個體成熟具有一定的調(diào)控作用。通過DNase-seq和ATAC-seq繪制小鼠早期胚胎染色質(zhì)動態(tài)圖譜，2016年中國科學(xué)家分別用上述兩種方法在Nature和Cell發(fā)表文章，揭示入植前后染色質(zhì)開放性對小鼠胚胎發(fā)育的影響[46,61]。Lu等[46]發(fā)現(xiàn)，隨著小鼠胚胎的發(fā)育染色質(zhì)開放性位點(diǎn)逐漸增加，2細(xì)胞至8細(xì)胞階段染色質(zhì)開放性變化最為顯著，在染色質(zhì)開放建立過程中Oct4表達(dá)顯著上調(diào)，因此認(rèn)為Oct4的上調(diào)能促進(jìn)胚胎染色質(zhì)開放性建立。對線粒體DNA敲除小鼠進(jìn)行全基因組ATAC-seq，繪制小鼠入植前胚胎全基因組染色質(zhì)開放性圖譜，發(fā)現(xiàn)CTCF、NR5A2、TEAD4等TF與染色質(zhì)開放性位點(diǎn)結(jié)合，為發(fā)育的順利進(jìn)行提供保證[62]。

3.3 胚胎干細(xì)胞分化與染色質(zhì)開放性變化的關(guān)系

染色質(zhì)開放性不僅影響個體發(fā)育而且影響干細(xì)胞的分化，對胚胎干細(xì)胞(embryonic stem cell，ES)的影響尤為顯著。染色質(zhì)開放性在ES發(fā)育過程中通過建立特定的染色質(zhì)開放性位點(diǎn)促進(jìn)轉(zhuǎn)錄以及基因激活從而影響分化方向。干細(xì)胞發(fā)育受多種因子的調(diào)控，潛在基因調(diào)控和表觀遺傳變化都影響著細(xì)胞命運(yùn)，解析細(xì)胞增殖分化過程中染色質(zhì)開放性變化規(guī)律對于進(jìn)一步探究胚胎發(fā)育具有重要意義。研究發(fā)現(xiàn)，ES發(fā)育相關(guān)基因的啟動子被MLL2和Polycomb復(fù)合物修飾[63]；通過對野生型和MLL2敲除型小鼠ES細(xì)胞的染色質(zhì)開發(fā)性研究發(fā)現(xiàn)，MLL2的缺失會導(dǎo)致Polycomb占用率增加，啟動子染色質(zhì)開放性關(guān)閉，進(jìn)而導(dǎo)致ES發(fā)育受阻。Stergachis等[64]在分析人ES轉(zhuǎn)錄因子Motif 特征和DNase時發(fā)現(xiàn)，Oct4、Sox2等在ES自我更新和分化中起關(guān)鍵作用的先鋒TF位于染色質(zhì)開放性區(qū)域，而且先鋒TF的微小內(nèi)源性波動可以影響細(xì)胞命運(yùn)[65]。ES定向分化時高水平Sox2能促進(jìn)神經(jīng)外胚層的細(xì)胞形成，相比之下，Oct4水平升高會導(dǎo)致胚胎干細(xì)胞由無向分化向神經(jīng)外胚層和中胚層分化。采用ATAC-seq方法檢測不同內(nèi)源性水平的ES染色質(zhì)開放性水平，發(fā)現(xiàn)高水平Oct4增加了與分化相關(guān)增強(qiáng)子區(qū)域的染色質(zhì)開放性[5]。

4 發(fā)展前景

染色質(zhì)開放性對染色質(zhì)結(jié)構(gòu)功能至關(guān)重要，與諸多生物學(xué)過程密切相關(guān)。隨著染色質(zhì)開放性檢測技術(shù)的發(fā)展，全基因組范圍內(nèi)定位染色質(zhì)開放性區(qū)域日趨成熟。特別是單細(xì)胞測序技術(shù)如目前已經(jīng)開發(fā)的scATAC-seq、scMNase-seq與scDNase-seq、scChIP-seq等技術(shù)，人們從單個細(xì)胞的核小體組織結(jié)構(gòu)層面理解細(xì)胞間的染色質(zhì)異質(zhì)性。這些技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用對于揭示動物發(fā)育過程中基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制具有顯著的意義。隨著測序技術(shù)的飛速發(fā)展，對染色質(zhì)開放性的研究越來越多，但是大多數(shù)的研究停留在染色質(zhì)開放性區(qū)域的鑒定及其動態(tài)變化?，F(xiàn)階段關(guān)于染色質(zhì)開放性動態(tài)變化潛在機(jī)制以及染色質(zhì)開放性變化、TF、遠(yuǎn)程的增強(qiáng)子及啟動子等如何相互作用調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄等的研究十分有限。目前，通常基于表觀組(如ATAC-seq)和轉(zhuǎn)錄組的聯(lián)合分析初步探究表觀組對基因表達(dá)的影響，然而染色質(zhì)開放性變化如何影響基因表達(dá)其機(jī)理尚不清楚。為了系統(tǒng)深入解析染色質(zhì)開放性對生物學(xué)過程的調(diào)控機(jī)理，有必要開展多組學(xué)聯(lián)合分析，如可以將染色質(zhì)開放性數(shù)據(jù)與GWAS聯(lián)合分析，解釋非編碼和基因間區(qū)域SNPs對關(guān)鍵性狀的影響。此外，將基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白組、表觀組、代謝組等組學(xué)信息整合分析，構(gòu)建更加完整的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)及開發(fā)新的算法集成多組學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次的挖掘，為解析染色質(zhì)開放性變化機(jī)制研究提供依據(jù)。