利用Fiber-seq進行人腦的單一染色質(zhì)纖維剖面分析和組蛋白位置映射
瀏覽次數(shù):701 發(fā)布日期:2025-8-27
來源:PacBio微信公眾號
核小體是染色質(zhì)的基本單位,但人類大腦及復雜組織缺乏基因組尺度的核小體定位圖譜;傳統(tǒng)染色質(zhì)可及性技術(shù)(如 ATAC-seq、DNase-seq)依賴核酸酶消化,存在分辨率低(峰大小被高估)、序列偏好、需 PCR 擴增等缺陷,且無法覆蓋人類基因組中的重復序列、結(jié)構(gòu)變異區(qū)域。
來自美國西奈山醫(yī)學院,加利福尼亞大學洛杉磯分校和華盛頓大學的科學家利用Fiber-seq技術(shù)對人類前額葉皮層(PFC)經(jīng) FACS 分選的NeuN + 神經(jīng)元和NeuN - 非神經(jīng)元細胞核進行分析,實現(xiàn)基因組尺度上10kb 染色質(zhì)纖維的核小體定位 mapping;該技術(shù)以單分子分辨率解析轉(zhuǎn)錄因子足跡、序列特異性核小體陣列固定,且能更精準界定核小體缺失區(qū)域(NDRs),不僅復現(xiàn)染色質(zhì)可及性圖譜且分辨率更優(yōu),還發(fā)現(xiàn) 20000 個含逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子等重復序列的獨特 NDRs、單倍型特異性染色質(zhì)模式及單纖維水平順式調(diào)控元件共激活,填補了人類大腦核小體定位圖譜的空白。
實驗主要結(jié)論:
1)Fiber-seq 檢測的 NDRs 與 ATAC-seq 峰高度相關(guān),但是Fiber-seq檢測的分辨率更高。Fiber-seq 峰中位數(shù)僅 231bp,顯著短于 ATAC-seq 的 1140bp,可更精準界定 NDR 邊界。
基因位點示例:GRIN1(神經(jīng)元特異基因)的 FIRE 峰在 NeuN + 纖維中更顯著,MALAT1(非神經(jīng)元特異)在 NeuN - 中更顯著。紅色代表 NeuN+(神經(jīng)元),藍色代表 NeuN-(非神經(jīng)元);H3K4me3(綠色)是啟動子活性標記,H3K27ac(紅色)是增強子活性標記。
2)總計檢測到 43457 個 Fiber-seq 峰,其中 60%(19978 個)來自重復序列(LINE 占比最高,其次為 SINE、衛(wèi)星序列),包括占人類基因組 2.5% 的古老 SINE(MIRs),填補傳統(tǒng)技術(shù) “盲區(qū)”。

3)基于 T2T-CHM13v2.0 基因組,94.8% 的長讀長可實現(xiàn)二倍體單倍型從頭定相,發(fā)現(xiàn) 124 個峰(3.3%)存在單倍型特異性可及性差異(配對 t 檢驗 p<2×10⁻⁵⁰),如靈長類特異性鋅指基因 ZNF343 啟動子。
4)通過 LD 得分富集分析發(fā)現(xiàn),增強子富集簇(cluster3) 與重度抑郁癥等神經(jīng)精神疾病的 GWAS 遺傳變異顯著關(guān)聯(lián)(p<0.05),支持膠質(zhì)細胞調(diào)控異常在神經(jīng)精神疾病中的作用。
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