La dinámica cis-reguladora del desarrollo embrionario en la resolución de una sola célula

Área de la Ciencia:

• Biología del desarrollo
• La genómica
• La epigenética

Sus antecedentes:

• Comprender las redes reguladoras de genes que controlan el destino celular es crucial para la biología del desarrollo.
• Los estudios de expresión génica de una sola célula ofrecen información sobre el compromiso del linaje, pero los mecanismos reguladores siguen sin estar claros.
• La investigación de la dinámica de accesibilidad de la cromatina proporciona una comprensión más profunda de los procesos de desarrollo.

Objetivo del estudio:

• Investigar la dinámica de los paisajes reguladores de la cromatina durante la embriogénesis a resolución de una sola célula.
• Descubrir los programas cis-reguladores que gobiernan la capa germinal metazoaria y la especificación del tipo de célula.
• Identificar los elementos reguladores específicos de los tejidos y validar su especificidad en la capa germinal.

Principales métodos:

• Se utilizó un ensayo combinatorio de indexación de una sola célula para la cromatina accesible a la transposasa con secuenciación (sci-ATAC-seq).
• Accesibilidad de la cromatina perfilada en más de 20.000 núcleos individuales de embriones fijos de Drosophila melanogaster en tres etapas clave de desarrollo.
• Potenciadores predictivos validados para la especificidad de la capa germinal en embriones transgénicos.

Principales resultados:

• La heterogeneidad espacial observada en la accesibilidad del genoma regulatorio antes de la gastrulación, correlacionada con los destinos celulares futuros.
• Se ha demostrado que los tipos de células individuales se pueden inferir por los patrones de accesibilidad de la cromatina durante la embriogénesis media.
• Se identificaron 30.075 elementos reguladores distales con accesibilidad específica a los tejidos, logrando una precisión de validación del 90% para los potenciadores.

Conclusiones:

• El perfilado unicelular de los embriones resuelve eficazmente los cambios dinámicos del paisaje cromatínico durante el desarrollo.
• Se descubrió el uso de elementos reguladores conservados entre el endodermo y el mesodermo no miogénico, lo que sugiere un programa de mesodermo compartido.
• Proporciona un mapa de alta resolución de los elementos regulatorios cruciales para el desarrollo de metazoos.