蓬波实验室

我们研究了多水平的基因表达机制，从转录因子的局部作用，到将调控DNA序列与其调控的基因连接起来的长距离染色质环事件，再到整个染色体如何定位在细胞核内。转录因子在调控序列上的结合有助于向转录位点招募染色质重塑器和转录机制。

在招募时，RNA聚合酶要么保持启动状态以便随后激活（例如，在环境应激后、分化或疾病期间），要么直接将DNA模板转录成RNA分子，RNA分子编码蛋白质或构成许多酶复合物的结构RNA。

基因调控的一个日益重要的方面是基因组的三维折叠，以及控制远距离调控DNA序列与基因启动子物理接触以激活基因表达的机制。为了直接测量基因组拓扑，我们小组开发了基因组结构映射（GAM）。

我们解开高等真核生物基因组功能原理的长期战略旨在整合多个参数，随着单细胞基因组学、分子生物学、表观遗传学、核成像和遗传学的最新发展，这一点变得越来越可能。

我们的主要目标是揭示哺乳动物基因调控的各种机制及其在发育和疾病中的作用。基因激活是通过转录因子、染色质修饰物、转录和RNA处理机制进行局部控制的。基因表达也受到基因组三维结构的复杂调控，三维结构改变了基因相对于激活或抑制生化环境的位置。抑制核的位置包括核片和异染色质。激活3D基因组构象可以通过调节调节区域与其反应基因之间的物理接近来发挥作用。由于许多与疾病相关的遗传变异属于分散在基因组中的非编码调控元件，我们的工作旨在推进线性基因组序列的功能解释。我们特别致力于设计实验和计算方法，以绘制不同细胞类型、发育和疾病中的3D基因组结构，研究发育和疾病机制，实现新的诊断、预测和治疗。

我们开发了基因组结构映射（GAM），这是一种正交的3D基因组折叠映射技术，它可以从小细胞数量（500-1000）中生成染色质接触的精细地图，并且对于量化3D基因组结构的不同指标（例如多路接触和染色质熔化）具有独特的功能。通过免疫-GAM，我们引入了复杂组织中细胞类型的选择，使GAM能够应用于稀有细胞，如中脑多巴胺能神经元。GAM是一个天生适合生物样品多模式分子表型分析的平台，从基因组序列和3D结构到转录和蛋白质定量。作为实现GAM多模态的第一步，我们开发了Oligo-Seq，这是一种在薄组织冷冻切片中检测微量特定RNA序列的新方法，用于GAM。我们目前正在开发寡核苷酸在空间转录组学中的应用，特别是在临床存档样本（例如FFPE）中。通过进一步发展3D基因组拓扑的多模集成，利用特定调控因子和基因表达的丰富性，在单细胞水平上，我们旨在提取基因调控的动态状态以及连接3D基因组结构与基因表达的因果关系。最终，我们寻求提高线性基因组序列的可解释性，加深对基因表达中3D基因组调控机制的理解，并提高其可预测性。

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