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单个细胞中的染色质使用揭示了发育轨迹

2019-04-25 10:48:18 • 来源：

EMBL和华盛顿大学的研究人员表示，细胞类型和发育阶段都可以从数千个单细胞中染色质可及性的测量推断出来。他们用这种方法揭示发育中胚胎细胞如何调节它们的身份，因为它们决定了什么样的细胞。大自然于3月14日发布结果。

单个细胞中的染色质使用揭示了发育轨迹

这种新的更系统的方法允许研究人员同时分析胚胎中所有不同的细胞类型，重要的是单细胞分辨率。“我希望这种方法能够让世界各地的实验室节省大量时间，”艾琳·弗隆说道，他在海德堡EMBL与西雅图华盛顿大学医学院的Jay Shendure共同领导了这项工作。

以前，研究人员必须首先分离各种细胞类型，然后在不同的批次中研究每种类型的染色质。这种冗长的方法提供了给定细胞类型的数千个细胞的平均视图。“先前的研究已经利用RNA含量的差异来识别细胞类型及其发育轨迹，”Shendure说。“在这里，我们测量单个细胞中的染色质状态，其中包含控制RNA在每个细胞中表达方式和时间的调控程序。”

“这是我们第一次看到这些表达特征是如何被调节的上游，因此在早期开发过程中驱动单细胞轨迹，”Furlong补充道。

染色质的作用

染色质是DNA和蛋白质的紧密卷曲结构，用于将遗传信息存储在细胞核内。人体细胞中的染色质含有大约2米的DNA，包装在不到百分之一毫米的细胞核中。调节元件如启动子和增强子是DNA的短片段，其调节基因表达水平并因此调节蛋白质的产生，这最终使细胞类型彼此不同。当细胞使用特定的调节元件时，染色质展开并且其内容变得易于获取。这就是为什么Furlong，Shendure及其同事期望染色质可及性能够揭示细胞如何遵循特定的发育路径，转变为高度专业化的肌肉或神经细胞。

拥有染色质可及性的单细胞信息使团队能够确定细胞的身份及其调控方式。他们在果蝇胚胎上进行了实验，果蝇胚胎是发育生物学和疾病模型的一个非常重要的模式生物，但该方法可以应用于任何物种。结果确定了数千个以前未知的调节元件，这些调节元件仅用于细胞子集中，并预测每个元件在发育过程中何时何地活跃。通过用户友好的浏览器(见下文)提供的数据揭示了细胞类型之间的巨大差异，并为将来的研究提供了强大的资源。

这项工作是由James Reddington和David Garfield在EMBL的Furlong小组和Darren Cusanovich在西雅图华盛顿大学医学院的Jay Shendure小组合作的结果。展望未来，研究小组计划扩展这项研究，并将其他层的单细胞信息整合到胚胎发育过程中细胞命运决定的调控上。

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