安诺携手居里研究所再登Nature子刊,揭示染色体再活化机制

来源: 安诺基因   2017-11-12   访问量:148评论(0)

正值居里夫人诞辰150周年之际,安诺基因携手法国居里研究所的科研工作者对X染色体再活化机制进行探索,发现不同的基因在不同的阶段发生再活化,快速再活化的基因受转录因子调控,而再活化较慢的基因往往存在H3K27me3富集。研究成果于11月3日发表在国际顶级期刊Nature Communications


在雌性哺乳动物胚胎形成过程中,两条X染色体的其中一条失活,完成剂量补偿效应。对于小鼠而言,X染色体失活(XCI)主要分为两个阶段,第一阶段父源X染色体(Xp)启动印记失活,此失活状态在滋养外胚层细胞(TE)及原始内胚层细胞(PrE)中得以维持,但在囊胚内细胞团(ICM)的外胚层细胞中,Xp会出现再活化现象,随即进入第二阶段XCI进程。此前,安诺基因携手法国居里所科研工作者对于X染色体失活的机制已经有了较多的探索,但囊胚内细胞团中Xp是如何撤销失活状态,发生再活化,其机制仍不明晰。本次新发表的文章利用了单细胞转录组测序(scRNA-seq)的方法,对X染色体再活化的分子机制进行了深入探索。


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样本选择:34个雌性小鼠胚胎样本

文库类型:基于Smart-seq2扩增方法构建的单细胞转录组文库

测序平台:Illumina HiSeq平台

研究思路


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亮点总结


通过RNA-FISH及免疫荧光法,发现从E3.5到E4.0囊胚发育阶段中,内细胞团存在Xist RNA表达及H3K27me3 富集程度下降的细胞亚群,推测为外胚层前体细胞。

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早期、中期囊胚内细胞团Xist RNA表达及H3K27me3模式分析


对E3.5、E4.0内细胞团进行单细胞转录组测序(scRNA-seq),获得的数据结合已发表的滋养外胚层细胞(TE)及原始内胚层细胞(PrE)转录组数据进行主成分分析(PCA),发现E3.5与E4.0细胞间存在明显异质性,且无论是早期细胞还是中期细胞,都能分出两种细胞亚群。而基于多潜能分化因子的表达,E4.0内细胞团明显分为原始内胚层细胞、外胚层细胞两大类。基于差异表达基因的聚类分析也得出一致的结果。

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基于单细胞转录组数据的聚类分析

根据E3.5、E4.0内细胞团单细胞转录组数据,将检测到的X染色体基因分为早期再活化基因,晚期、后晚期再活化基因及失活逃脱基因。

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X染色体基因再活化模式分析

在E4.0期,内细胞团分为原始内胚层细胞、外胚层细胞两大类,只有外胚层细胞会出现基于Xist表达及H3K27me3 富集程度下降的X染色体再活化现象。


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X染色体再活化模型


文章总结


文章通过scRNA-seq、RNA-FISH、免疫荧光法等方法对雌性小鼠胚胎内细胞团进行研究,发现不同的X染色体基因在不同时期发生再活化,早期再活化的基因受转录因子调控,多含有转录因子结合区域,存在大量H3K4me3修饰形式,晚期再活化基因往往存在H3K27me3富集,由此阐明了X染色体再活化分子机制。


作为国内单细胞测序技术整体解决方案的领导者,安诺基因单细胞多组学研究解决方案已经丰富至三大组学(基因组、转录组、表观组),涵盖单细胞基因组测序、单细胞外显子测序、单细胞转录组测序、单细胞全转录组测序、单细胞全基因组甲基化测序、单细胞基因组与转录组平行测序(G&T-Seq)。这些技术能够有针对性地准确服务于不同的研究领域及研究策略,使得科研工作者可以更深入地了解细胞间的异质性。

参考文献

Borensztein, M., Okamoto, I., Syx, L., Guilbaud, G., Picard, C., Ancelin, K., Galupa, R., Diabangouaya, P., Servant, N., Chen, C.J., et al. Contribution of epigenetic landscapes and transcription factors to X-chromosome reactivation in the inner cell mass [J]. Nature Communications, 2017, 8, 1297.



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