Variation in immune system, marked by distinct composition of immune cell types and protein levels, has been observed between healthy individuals. However, such variation is yet to be characterized at the level of gene regulation within one homogeneous cell type. Here, I profile gene expression, chromatin accessibility, genotypes, and higher-order chromatin structure of classical human blood monocytes across 24 healthy individuals of the same ethnicity to delineate individual-specific gene regulation mechanisms. I revealed that 40% of expressed genes in monocytes exhibit individual-specific expression pattern and I hypothesized such variation is mediated by cis-regulatory elements (cRE). Therefore, I utilized high resolution Hi-C data to identify significantly interacting cRE-promoter pairs to annotate distal cRE to target genes. My analysis show that gene expression could be explained by variation in chromatin accessibility of cRE and a fraction of its activity was driven by individual genotype.
개인간 면역 시스템의 차이는 면역세포 구성의 차이와 단백질 발현양의 차이로 나타날 수 있으며 건강한 사람들 사이에서도 보고된 바 있다. 하지만 이러한 차이는 한 가지 세포의 유전자 발현 조절 관점에서는 연구되어 있지 않다. 본 논문에서는 개인 특이적 유전자 조절 메커니즘의 규명을 목표로 한국인 24명의 단핵세포에서의 유전자 발현 정도와 염색질 접근성, 그리고 유전자형과 유전체의 3차 구조 데이터를 생산하고 분석하였다. 유전자 발현 분석을 통해 40%의 발현 유전자가 개인 특이적인 양상을 보이는 것을 확인하였고 이러한 유전자 발현을 조절하는 것은 시스-조절인자라는 가설을 세우게 되었다. 이를 규명하기 위해 고해상도 Hi-C 데이터를 생산하여 3차 구조에서 촉진체와 물리적으로 가까이 위치한 시스-조절인자를 규명하였고 인자들의 타겟 유전자를 밝혔다. 이러한 결과는 염색질 접근성과 시스-조절인자의 유전자형으로 개인 특이적 유전자 발현을 설명할 수 있음을 시사한다.
