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北大学者Science发文:利用单细胞多组学技术揭示三维基因组与基因表达的关系
【字体: 大 中 小 】 时间:2023年06月10日 来源:北京大学
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邢栋课题组在Science 期刊发表了题为Linking genome structures to functions by simultaneous single-cell Hi-C and RNA-seq的研究论文,报道了一种新型单细胞多组学技术HiRES(Hi-C and RNA-seq employed simultaneously),首次基于测序方法实现了在单细胞水平对转录组和三维基因组的同时检测。
在高等真核生物中,基因组在细胞核内的三维空间构象对细胞功能至关重要。例如,增强子常常通过三维空间相互作用对远端目的基因的转录活性起调控作用[1-3]。三维基因组水平上的异常也被发现与包括癌症在内的多种疾病的发生密切相关[4-6]。然而,三维基因组与基因表达的整体关系仍然存在争议。例如,通过靶向降解染色质空间构象的关键调控蛋白CTCF或cohesin,可以使基因组空间构象发生重大重排,但对基因表达却只造成了较微弱的影响[7-9]。在果蝇胚胎中,不同细胞类型间的基因表达具有显著差异,但染色质结构差别并不明显[10,11]。因此,想要进一步认识复杂组织器官和丰富细胞类型背景下的染色质三维结构和基因表达之间的关系,亟需更有力的工具。
图1 HiRES方法能高效检测单细胞的转录组和三维基因组 (A)HiRES方法流程示意图。(B)MALBAC-DT和HiRES两种方法检测到的基因和转录本数目。(C)Dip-C和HiRES两种方法检测到的染色质相互作用数。(D)示例单细胞染色质三维结构上的染色质区室化情况,可以看到异染色质(洋红色)和常染色质(绿色)的分区。(E)示例单细胞染色质三维结构上的基因表达情况。球的大小代表表达量的高低。
图2 利用双组学特征注释细胞周期状态。图中每一列为一个单细胞。
图3 连接到Dcc 和Dlc1基因的GADI示例。
3.发现广泛存在的先于基因转录激活的染色质结构重排
图4 转录激活前发生的染色质结构重构的示意图。
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