《Science | 人脑中单细胞染色质可及性的比较图谱》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2023-10-14
  • 2023年10月13日,加利福尼亚大学等机构的研究人员在Science 上发表了题为A comparative atlas of single-cell chromatin accessibility in the human brain的文章。

    单细胞转录组学的最新进展揭示了人类大脑中不同的神经元和胶质细胞类型。然而,调控细胞身份和功能的调控程序仍不清楚。该研究利用测序技术(snATAC-seq)对转座酶可接近的染色质进行了单核分析,研究了来自3名成年人的42个大脑区域的110万个细胞的开放染色质景观。

    整合这些数据揭示了107种不同的细胞类型及其对人类基因组中544,735个候选顺式调控DNA元件(cCREs)的特异性利用。近三分之一的cCREs在小鼠脑细胞中表现出保守性和染色质可及性。该研究揭示了特定脑细胞类型与神经精神疾病(包括精神分裂症、双相情感障碍、阿尔茨海默病(AD)和重度抑郁症)之间的密切联系,并开发了深度学习模型来预测非编码风险变异在这些疾病中的调节作用。

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  • 原文来源:https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.adf7044
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    • 2024年5月8日,纽约基因组中心等机构的研究人员在Nature上发表了一篇题为Mapping genotypes to chromatin accessibility profiles in single cells的文章。 在体细胞组织分化中,染色质可及性变化控制着启动和前体细胞对细胞命运的承诺。因此,体细胞突变可能会改变染色质可及性模式,因为它们破坏了分化拓扑结构,导致异常的克隆性生长。然而,由于突变型和野生型细胞混合存在,定义体细胞突变对人类样本表观基因组的影响具有挑战性。 为了绘制体细胞突变如何在人类克隆性生长中破坏表观遗传景观,研究人员开发了一种名为单细胞染色质可及性靶向位点基因分型(GoT–ChA)的技术。这个高通量平台将基因型与单细胞分辨率下的染色质可及性联系起来,能够在单一检测中对成千上万的细胞进行分析。研究人员将GoT–ChA应用于患有JAK2V617F突变造血组织的骨髓增生性肿瘤患者的CD34+细胞。野生型和JAK2V617F突变前体细胞之间的差异可及性分析揭示了突变造血前体细胞内部以及细胞状态特异性的转变,包括造血干细胞中的细胞内在促炎特征,以及巨核细胞前体中独特的促纤维化炎症染色质景观。通过整合线粒体基因组分析和细胞表面蛋白表达测量,研究人员能够通过推测将基因分型扩展到DOGMA-seq上,实现单细胞中基因型、染色质可及性、RNA表达和细胞表面蛋白表达的捕获。 总的来说,该研究展示了JAK2V617F突变以细胞内在和细胞类型特异性的方式导致表观遗传重连线,影响炎症状态和分化轨迹。研究人员预期GoT–ChA将推动未来对恶性和非恶性背景下克隆人群中体细胞突变与表观遗传改变之间关键联系的广泛研究。
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    • 2023年10月13日,索尔克生物学研究所的研究人员在Science 上发表了题为Single-cell DNA methylation and 3D genome architecture in the human brain的文章。 描述复杂细胞类型背后的基因调控程序是理解健康和疾病中大脑功能的基础。该研究通过探测来自3个成年男性大脑46个区域的51.7万个细胞(39.9万个神经元和11.8万个非神经元)的DNA甲基化和染色质构象,在单细胞分辨率下全面研究了人类脑细胞的表观基因组。 该研究鉴定了188种细胞类型,并对其分子特征进行了表征。综合分析揭示了DNA甲基化、染色质可及性、染色质组织和基因表达在细胞类型、皮质区和基底神经节结构中的一致变化。研究人员进一步开发了单细胞甲基化条形码,利用选择基因组位点的甲基化状态可靠地预测脑细胞类型。这种多模态表观基因组脑细胞图谱为成人大脑中细胞类型特异性基因调控的复杂性提供了新的见解。 本文内容转载自“ CNS推送BioMed”微信公众号。 原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/IwI13twn10xlGUJsNbQekg