安诺携手居里研究所再登Nature子刊,揭示染色体再活化机制
2017.11.13

 


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(可参考链接:安诺开年力作:单细胞转录组测序登陆Nature子刊Nature重磅 |聚焦安诺Hi-C: 揭秘小鼠失活X染色体结构特征),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。


1510474717573603.jpg


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


1510474745282266.jpg


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。

1510474763121357.jpg

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。

1510474787168799.png

1510474834243587.jpg

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。

6.jpg

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。

7.jpg

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,而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.


分享:
Copyright © 安诺优达基因科技(北京)有限公司 京ICP备12029022号-1