Principios de la organización de los nucleosomas revelados por la secuenciación de nucleasas de micrococos de una...

Área de la Ciencia:

• La genómica
• La epigenética
• Biología celular

Sus antecedentes:

• El posicionamiento del nucleosoma influye en la accesibilidad de la cromatina y la expresión génica.
• Los métodos existentes proporcionan perfiles de nucleosomas promediados por células, enmascarando la heterogeneidad celular.
• La heterogeneidad celular en la expresión génica puede derivarse de variaciones en la accesibilidad de la cromatina.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y aplicar una nueva técnica para el posicionamiento simultáneo de nucleosomas en todo el genoma y la medición de la accesibilidad de la cromatina en células individuales.
• Investigar los principios de la organización de los nucleosomas y su relación con la actividad génica y el estado celular.
• Para explorar la variación de célula a célula en la organización de la cromatina dentro de diferentes tipos de células.

Principales métodos:

• Desarrollo de la secuenciación de la nucleasa microcócica unicelular (scMNase-seq).
• Aplicación de scMNase-seq a las células NIH3T3, las células T CD4 primarias ingenuas de ratón y las células madre embrionarias de ratón.
• Análisis del posicionamiento de los nucleosomas en todo el genoma y la accesibilidad de la cromatina a resolución de una sola célula.

Principales resultados:

• scMNase-seq revela dos principios de organización de nucleosomas distintos: espaciado uniforme en regiones silenciosas / heterocromatinas con alta variación posicional y espaciado heterogéneo en regiones hipersensitivas activas de genes / DNase I con baja variación posicional.
• Una distribución bimodal del espaciamiento de los nucleosomas en los sitios hipersensibles de la DNasa I se correlaciona con los estados de accesibilidad y la variación de célula a célula.
• La variación del nucleosoma es menor dentro de células individuales que entre células y dentro del mismo tipo de célula en comparación con los tipos de células.
• Las células no diferenciadas muestran una ocupación de nucleosomas agotada en potenciadores específicos del linaje, lo que indica una preparación para la diferenciación.

Conclusiones:

• scMNase-seq proporciona una visión sin precedentes de la organización del nucleosoma de una sola célula y la accesibilidad de la cromatina.
• El posicionamiento del nucleosoma exhibe heterogeneidad dependiente del tipo de célula y la actividad génica.
• Los hallazgos revelan estados de diferenciación preparados en células madre y T basados en patrones de accesibilidad a la cromatina.