我们的实验室对控制发育基因调控、转录多能性和使复杂多细胞进化成为可能的关键转化的机制感兴趣。我们的研究结合了分子、生化、发育、进化和基因组方法。目前，我们正在研究海胆发育过程中调控元件的全基因组定量DNA可及性和转录。这有助于绘制近端和远端基因调控元件的精确位置和活性，同时我们确定了在早期胚胎和干细胞中设置发育效力的特定转录调控机制。我们正在进行基因组和发育重编程实验，以功能测试DNA，核小体和调节转录效力的转录因子之间的关系。我们也在为转录调控元件的高通量分析制定新的方法。
度
BS。巴塞罗那大学
博士CID/CSIC和巴塞罗那大学
加州理工学院博士后研究
完整的出版物列表见：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/myncbi/cesar.arenas-mena.2/bibliography/public/
选定的出版物
Arenas-Mena， Cesar和Serhat Akin， 2023。“通过早期可及性或RNA聚合酶II暂停在紫圆海胆早期胚胎中广泛启动转录调控元件”。遗传学报，2023(8):344 - 344。https://doi.org/10.1093/genetics/iyad145
Alexandra G. Chivu, Abderhman Abuhashem, Gilad Barshad, Edward J. Rice, Michelle M. Leger, Albert C. ville, Wilfred Wong, Rebecca Brady, Jeramiah J. Smith, Athula H. Wikramanayake, camesar Arenas-Mena, Ilana L. Brito, Iñaki Ruiz-Trillo, Anna-Katerina Hadjantonakis, John T. Lis, James J. Lewis, Charles G. Danko。(提交)。启动子-近端暂停的进化开启了一个新的转录控制层。bioRxiv 2023.02.19.529146;doi: https://doi.org/10.1101/2023.02.19.529146
Arenas-Mena， C, Miljovska， S., Rice， E. J, Gurges， J., Shashikant， T., Wang， Z., Ercan， S., and Danko， C. G.（2021）。海胆胚胎发育促进因子的鉴定与预测。中国生物医学工程学报，22(1),751。https://bmcgenomics.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12864-021-07936-0
Arenas-Mena， C.（2017）。发育基因调控的起源。进化与发展，19(2),96-107。https://doi.org/10.1111/ede.12217
Hajdu， M., Calle， J., Puno， A., Haruna， A., and Arenas-Mena， C.（2016）。组蛋白变体H2A的转录和转录后调控。Z在海胆发育期间。生态学报，9(3),231-243。https://doi.org/10.1111/dgd.12329
黄国祥，香港。阿雷纳斯-梅纳，C.（2016）。GATA和POU转录因子在多毛藻（serpulid Hydroides elegans）浮游营养性滋养体发育过程中的表达。进化与发展，254-266。https://doi.org/10.1111/ede.12196
Arenas-Mena， C, & Coffman， J. A.（2015）。动物进化过程中转录和增殖能力的发育控制。生态学报，2011(10),393 - 391。https://doi.org/10.1002/dvdy.24305
Arenas-Mena， C, & Li， A.（2014）。多毛类秀丽隐杆线虫摄食栉水母的发育。国际发育生物学杂志，58,575-583。https://doi.org/10.1387/ijdb.140100ca
Arenas-Mena， C.（2010）。后生动物的间接发育、转分化和宏观调控进化。皇家学会哲学汇刊B：生物科学，365(1540),653-669。https://doi.org/10.1098/rstb.2009.0253
Arenas-Mena， C.（2007）。组蛋白变异的发育转录能力模型和转录多能机制的单细胞起源情景。进化与发展，9(3),208-211。https://doi.org/10.1111/j.1525-142X.2007.00156.x
Arenas-Mena， C., Wong, k.s. - y。， & Arandi-Foroshani, n.r.（2007）。组蛋白H2A。Z在两种间接发育的海洋无脊椎动物中的表达与未分化细胞和多能细胞相关。进化与发展，9(3),231-243。https://doi.org/10.1111/j.1525-142X.2007.00155.x
戴维森，E. H.，拉斯特，J. P.，奥利韦里，P., Ransick， A., Calestani， C., Yuh， C.-H。Minokawa， T., Amore， G., Hinman， V., Arenas-Mena， C., Brown， C. T., Livi， C. B., Revilla， R., Rust， A. G., Pan， Z., Schilstra， M. J., Clarke， P. J. C., Arnone， M. I., Rowen， L.，…Bolouri， H.（2002）。基因组调控网络促进发展。科学，295(5560),1669-1678。https://doi.org/10.1126/science.1069883
研究
•早期胚胎的转录效力。国家卫生研究院资助的。2个博士职位。
该项目旨在确定和测试建立早期胚胎转录调控效力的机制。在早期胚胎和分化细胞类型中，DNA可及性、核小体不稳定性、转录、组蛋白变异以及与核小体和转录因子相互作用的DNA序列之间的关系正在用基因组学方法进行鉴定。我们之前的研究结果（Arenas-Mena and Akin, 2023）表明，通过促进弱组蛋白相互作用的DNA序列，调控潜力可能在一些转录调控元件（TREs，包括启动子和增强子/沉默子）上启动。这种基于序列的启动可能与已知的组蛋白变体的胚胎丰度协同作用，以促进TRE的可及性。特别是，H2A.Z/H3.3组蛋白变异核小体与低占用率TREs相关。此外,H2A。Z mRNA在囊胚胚胎和间接发育的海胆和多毛动物的多能成体细胞前体中表达量高，但在分化细胞中表达量低（Arenas-Mena et al, 2007），因此支持一般的H2A。Z转录多能性作用（Arenas-Mena, 2007）。
假设。一般事件序列，1至4，导致平坦可达性景观TREs（左）和序列启动的TREs（右）中TRE激活。左图，在发育早期，TREs“隐藏”在一般平坦的染色质可及性景观中，1；直到被激活染色质酶活性的合子先驱转录因子解锁，从而放松dna -组蛋白相互作用，降低核小体占用2，并用H2A取代典型复制组蛋白。Z和H3.3组蛋白变体；3，这进一步增加了DNA的可及性，促进了定居者转录因子的结合，最终触发了TRE转录激活。对，在序列启动的TREs中，由于A/T-G/C序列周期性削弱了DNA与规范组蛋白H2A和H3的相互作用，并导致不稳定的核小体1被高度丰富的组蛋白变体H3.3和H2A所取代，调控元件固有地具有早期可及性。Z在胚胎发生期间，2，促进先驱转录因子活性，3，最终导致TRE激活，4，或稳定沉默（未显示）。除了重塑或组蛋白变异外，其他染色质修饰和/或事件序列（2至3）将适合这两种模型，这些模型是非排他性的，并且有望在具有不同生物学功能的TREs中发现。erna，增强rna（或启动子中的上游和编码rna）；TSS，转录起始位点。
PRO-seq （Precision Run-On Sequencing，一种检测主动转录的TREs的方法）和dREG （Discriminative Regulatory Element Detection，一种载体机TRE预测工具）将在早期胚胎和分化的成年细胞类型中识别转录活跃的TREs （Arenas-Mena等）。, 2021)。OmniATAC实验将测试早期胚胎和分化细胞的TREs是否具有早期DNA可及性。定量微球菌核酸酶和测序（qMNase-seq）将检测早期胚胎中具有早期DNA可及性的TREs是否被不稳定的核小体所占据。H2A。Z和H3.3 CUT&RUN（靶下切割和使用核酸酶释放）将测试这些组蛋白变体在不稳定核小体中的流行程度。新的数据集将与海胆胚胎发生和分化过程中现有的ATAC-seq和PRO-seq特征协同。基因组图谱的比较将测试早期胚胎中转录分离但可访问的TREs是否与不稳定核小体H2A相关。Z, H3.3， A/T-GC序列周期性和/或先锋转录因子结合位点（TFBSs）。在低H2A的终末分化细胞类型中进行类似实验。Z表达式将完全基于A/T-GC序列周期性来测试早期可达性是否是TREs的固有属性。在胚胎发生过程中，设置早期tre3可达性的可达性序列将通过对含有改变A/T-GC序列周期性或先驱TFBSs突变的受精卵微注射TREs的dna - i -seq进行实验测试。该项目将与在现有基因组课程中实施“课堂研究”的平行努力相结合，这些课程将招募、培训和激励纽约市立大学不同的天博体育和研究生。了解海胆胚胎的基本转录多能性机制与理解发育基因调控的进化有关（Arenas-Mena, 2017, Arenas-Mena, 2010），并推进未来的组织修复和再生治疗。
ATAC-和PRO-seq实验大纲（Arenas-Mena等）。, 2021)。ATAC-seq检测DNA的可及性，PRO-seq检测转录或暂停RNA聚合酶结合的最后一个核苷酸。由MACS2和HMMRATAC进行ATAC-seq峰值调用，粗线表示亚核小体读取长度区域，细线位于核小体两侧。PRO-seq数据的TRE预测是通过机器学习方法dREG （Discriminative Regulatory Element Detection）进行的。
我们的结果（Arenas-Mena等）。， 2021)揭示了4个细胞胚胎中早期的TRE可及性，这可能是由于转录因子结合和/或不稳定的核小体占用。胚胎发育和分化过程中Hox11/13b位点的ATAC-和PRO-seq基因组图谱示例。每百万次读取的基因组图谱。正链（红色，顶部）和负链（蓝色，底部）显示了每个碱基的PRO-seq运行转录本/碱基，PRO-seq峰标记了tss的转录暂停位点。左图（绝对刻度）显示了ATAC-seq配置文件，设置在20小时样本的最大刻度范围内，每百万读数（0-21），右图（自动刻度）每个范围设置为每个轨道的最大值。对于PRO-seq，所有样本的正链和负链的绝对尺度是独立设置的，负链的绝对尺度为负值。dREG TRE预测是8、12、20、72小时和红球细胞dREG预测的组合和合并集。底部，ME和ML是增强子，其活性在报告结构中经过实验测试（Cui et al., 2017）。4C， 4个细胞胚胎；胚胎8-20 h，幼虫72 h；H2A。Z和H3.3是组蛋白变体；RNA聚合酶II；red，已分化的红球细胞；tss，转录起始位点。
组蛋白变体H2A.Z的转录多能性作用。高H2AZ水平在早期胚胎和多能成体前体中的重要作用已被实验证实。
•转录调控元件分析的新方法。我们的基因组数据集与促进转录调控元件分析的新方法相结合。
•与双边身体计划进化相关的新多毛体系统我们率先在环节动物秀丽隐杆线虫中实施了方法和资源，这是一种间接发展的多毛体，具有与双边身体计划进化相关的食环体（Arenas-Mena and Li, 2014）。我们目前正在这个新模型中进行转基因和基因组学方法。
现实验室成员
Serhat Akin， MCD项目博士生。
前实验室成员
博士学位
国王,豪伊杜还
硕士
Syeda Batool
Zihe Wang
Kimberly Suk-Ying Wong
Ava Li
Shona Shonghai
Nayomi Fernando
Dasari Srividya
Triveni Golagani
本科
Basimah Sibawe Maria Graham Jasmine Calle Andrea Puno Aminat Haruna Justin Gurges Crystal Baird Winnie Darius Navid Arandi Tia Leung Fedan Avrumova Crystal Lucas Merlin Raj Jose Alvarenga Leila Lager Alfonso Clemente Andrew Fischler Ashley Woods Joseph Deas Kasey Mobley Moriel Khaykin Rossana Cruciata Charisse White Dimitri Mazidis Jacob madela Lisa Lamanna Mark Montano Monique Brewton Natalie Birkin Ojeh Agnes
生物
Strongylocentrotus purpuratus
由于海胆的实验和生物学特性，对海胆的研究引领了发育基因调控网络的实验表征。基因组资源可在EchinoBase获得。封面来自（arena - mena et al., 2000）。
Arenas-Mena等人，2000
Arenas-Mena等人，2006
水螅虫线虫
我们已经率先开发了一种具有螺旋切割和喂养栉水母的多毛类模型系统，这具有重大的进化和发育相关性（Arenas-Mena and Li, 2014）。封面来自（Arenas-Mena, 2013）。
Arenas-Mena 2013
资助及合作伙伴
教学
纽约市立大学研究生中心发育生物学和生物化学CSI
基因组学实验室发育生物学基因调控系统细胞生物学发育进化无脊椎动物学一般生物学
