단세포 서열분석이라는 고통 기반 기술의 장점은 무엇입니까?

단세포 전체 게놈 시퀀싱은 주로 종양 발생과 배아 발육 연구에 쓰인다. 단세포 전사 그룹 분석은 전체 게놈의 유전자 조절 네트워크, 특히 이질성이 높은 줄기세포와 초기 배아 발육의 세포 집단을 탐구할 수 있다.

20 17 년 6 월 6 일 베이징대 생명과학대학 생물역학광영상센터 당복교 과제팀이' 세포 연구' 매거진에서' 마우스 초기 배아와 배아 줄기세포의 단세포 다단세포 다단세포 서열분석' 이라는 제목의 연구논문을 온라인으로 발표했다. 세계에서 처음으로 단일 세포에서 염색질 상태, DNA 메틸화, 게놈 사본 수 변이 및 염색체 배수를 동시에 수행하는 전체 게놈 시퀀싱 기술 (단세포 COOL-seq) 이 개발되었으며, 이 기술을 사용하여 단세포 해상도에서 생쥐가 이식되기 전 배아 발육 과정에서 표관 게놈 재프로그래밍의 핵심 특징과 염색질 상태와 DNA 메틸화 사이의 상호 작용을 체계적으로 분석했다. -응?

ATAC-seq, DNase-seq, FAIRE-seq, MNase-seq 등 많은 세포가 필요한 전체 게놈 염색질 상태를 분석하는 기존의 연구 방법. ). 단세포 해상도에 도달할 수 있더라도 단세포 해상도에서는 다양한 조직학 간의 상호 작용을 연구할 수 없다. 하지만 당복추의 연구팀은 노메세Q (전체 게놈 핵소체 위치 및 DNA 메틸화 시퀀싱) 기술을 PBAT-seq 기술과 교묘하게 결합시켜 시스템을 최적화하고 개선해 같은 단세포의 게놈과 표관 게놈 특징을 최대 5 수준까지 분석했다. -응? 이 새로 설립된 scCOOL-seq 방법을 이용하여 연구팀은 단세포 해상도로 쥐가 이식되기 전 배아 발육 과정에서 다수준의 표관 게놈의 동적 변화를 체계적으로 묘사했다. 연구 결과:

수정 후 12 시간 동안 고도로 특화된 난자와 정자에서 온 수컷과 암컷의 원핵은 대규모 게놈 탈메틸화를 경험했다. 이 과정에서 친본게놈의 염색체 상태는 빠르게 개방되고 수정란의 원핵 원핵 기간 동안 고도의 개방 상태에 도달한 뒤 수정란 후기 염색질 개방도가 급격히 떨어지면서 2- 세포기 이후 점차 증가하여 배반포 기간 중 최고점에 이르렀다. -응?

처음으로 단세포 해상도 시스템으로 쥐가 이식되기 전 배아 발육 과정에서 염색질 상태의 이질성을 분석했다. 수정 후 12 시간 이내에 수정란 대부분의 유전자의 하위 영역이 만장일치 폐쇄 상태에서 빠르게 재프로그래밍되어 수정란 유전자의 후속 전환을 준비하는 것으로 밝혀졌다. -응?

단세포 분별에서 처음으로 초기 배아에 있는 대부분의 유전자를 유지하는 프로모터가 개방된 상태에서 지속적으로 전사해야 하며, 염색질 상태 개방과 전사 활성이 서로 촉진되고, * * * 접합자 유전자의 안정적인 표현을 유지해야 한다는 사실이 밝혀졌다. -응?

다능성 핵심 인자 Oct4 의 과녁 유전자 결합 부위가 4 세포기에 개방되어 다능성이 실제로 확립된 배아기보다 훨씬 앞서 잠재적 순식 조절 요소로 초기 배아세포의 운명 결정 과정에 참여할 수 있다는 것을 시사한다. -응?

처음으로 단일 세포에서 친본 게놈의 염색질 상태와 DNA 메틸화에 대해 심도 있게 분석했다. 수정 후 염색질 상태와 DNA 메틸화는 비동기적으로 재프로그래밍되고, 친본 게놈의 염색질 상태는 빠르게 재프로그래밍되어 각 단세포에서 정확한 균형을 이루고 유지된다는 사실이 밝혀졌다. DNA 메틸화는 재프로그래밍이 느리고 친대 게놈 간에 비대칭 분포를 유지한다. -응?

처음으로 단세포 해상도에서 여성 배아 세포에서 친본 X 염색체 DNA 메틸화와 염색질 상태 재프로그래밍의 유사점을 분석했다. 그 결과, 수정 후 여성 배아에서 불활 한 부계 X 염색체의 DNA 메틸화 재 프로그래밍 속도가 활성 모계 X 염색체보다 현저히 느려졌으며, 그 사이의 DNA 메틸화 차이는 배반포 말기까지 점차 제거된 것으로 나타났다. 그러나 여성 배아에서는 친본 X 염색체가 빠르게 재프로그래밍되고 친본 X 염색체 간 염색질 상태의 정확한 균형이 이식 전 기간 동안 유지된다. -응?

쥐가 이식되기 전에 배아 발육 표관 게놈의 이질성이 처음으로 단세포 수준에서 드러났다. 수정 후 시동구 DNA 메틸화 이질성이 강한 유전자와 염색질 상태의 이질성이 강한 유전자는 두 가지 다른 유형의 유전자다. 이는 착상 전 쥐 배아 발육 과정에서 염색질 상태와 DNA 메틸화의 이질성이 다른 메커니즘에 의해 조정될 수 있음을 보여준다. -응?

처음으로 세포주기와 염색질 상태를 단세포 해상도에서 연결시켜 각 단세포의 배수와 세포주기 단계를 정확하게 추론했다. 쥐 배아가 체내 발육 중에 배아 줄기세포와 거의 같은 DNA 복제 시작 부위를 사용하는 것으로 밝혀졌다. -응?

본 연구 시스템은 고도로 특화된 배우자가 수정 후 발육 만능성을 가진 수정란으로 재프로그래밍하고 다능한 배아로 발전하는 과정에서 DNA 메틸화와 염색질 상태의 정확하고 질서 있는 변화, 다양한 조직학 수준 간의 상호 작용, 이식 전 배아 발육 과정에서 친본 게놈의 DNA 메틸화와 염색질 상태를 재프로그래밍하는 과정을 설명합니다. 이 작업은 앞으로 포유류의 초기 배아 세포 다능성과 다능성의 개방성을 계속 연구할 수 있는 기반을 마련하고 체세포 복제의 효율성과 초기 배아 발육 불량의 진료를 개선하기 위한 새로운 아이디어를 제공한다. -응? 베이징대학교 생명과학대학원 생명과학센터 박사후 곽범, 박사생림리, 이경운은 이 글의 제 1 저자이다. 베이징대학교 생명과학대학원 당 연구원과 쓰촨 대학 연구원은 이 글의 공동 저자이다. 이 연구는 베이징대학과 쓰촨 대학이 공동으로 진행한 것으로 국가자연과학기금, 베이징 미래유전자진단하이테크놀로지혁신센터, 베이징대학교 칭화연합센터의 지지를 받았다.