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Análisis unicelular de la accesibilidad de la cromatina en el cerebro de ratón adulto

Songpeng Zu ¹, Yang Eric Li ^1,2, Kangli Wang ¹

¹Department of Cellular and Molecular Medicine, University of California San Diego, School of Medicine, La Jolla, CA, USA.
²Department of Neurosurgery and Genetics, Washington University School of Medicine, St Louis, MO, USA.
³Center for Epigenomics, University of California San Diego, School of Medicine, La Jolla, CA, USA.
⁴Genomic Analysis Laboratory, The Salk Institute for Biological Studies, La Jolla, CA, USA.
⁵The Salk Institute for Biological Studies, La Jolla, CA, USA.
⁶Howard Hughes Medical Institute, The Salk Institute for Biological Studies, La Jolla, CA, USA.
⁷Allen Institute for Brain Science, Seattle, WA, USA.
⁸Department of Computer Science and Engineering, University of California San Diego, La Jolla, CA, USA.
⁹Institute of Experimental and Clinical Pharmacology and Toxicology, Faculty of Medicine, University of Freiburg, Freiburg, Germany.
¹⁰Department of Cellular and Molecular Medicine, University of California San Diego, School of Medicine, La Jolla, CA, USA. biren@health.ucsd.edu.
¹¹Center for Epigenomics, University of California San Diego, School of Medicine, La Jolla, CA, USA. biren@health.ucsd.edu.

⁰Department of Cellular and Molecular Medicine, University of California San Diego, School of Medicine, La Jolla, CA, USA.

Nature +

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13 de diciembre de 2023

Ver abstracta en PubMed

Resumen

Los científicos mapearon más de un millón de elementos reguladores del ADN en el cerebro adulto del ratón, revelando conocimientos sobre la regulación genética y la diversidad neuronal. Este atlas ayuda a comprender los programas genéticos específicos del tipo de célula en ratones y humanos.

Área De La Ciencia

La neurociencia
La genómica
La epigenética

Sus Antecedentes

Se han identificado miles de tipos de células cerebrales, pero sus programas reguladores genéticos siguen siendo en gran medida desconocidos.
La comprensión de la regulación génica es crucial para descifrar la función neuronal y la diversidad.

Objetivo Del Estudio

Para crear un atlas completo de los elementos de ADN cis-reguladores candidatos (cCREs) en el cerebro de ratón adulto.
Caracterizar la accesibilidad de la cromatina a través de diversas poblaciones de células cerebrales de ratón.
Investigar el papel de los elementos transponibles en la evolución de la regulación neuronal.

Principales Métodos

Análisis de la accesibilidad de la cromatina en 2,3 millones de células cerebrales individuales de 117 disecciones anatómicas.
Generación de un atlas de aproximadamente 1 millón de cCREs.
Inferencia de redes reguladoras de genes y desarrollo de modelos de aprendizaje profundo para predecir la actividad de la cCRE.

Principales Resultados

El atlas incluye más de 1 millón de CRE, con datos de accesibilidad en 1.482 poblaciones distintas de células cerebrales.
Esto agrega más de 446,000 cCREs a las anotaciones existentes del genoma del ratón.
Los cCREs del cerebro de ratón muestran una conservación moderada en los seres humanos; los cCREs específicos de ratón, particularmente en las neuronas excitatorias corticales, están enriquecidos con elementos transponibles.

Conclusiones

El estudio proporciona un recurso valioso para analizar la regulación génica específica del tipo de célula en el cerebro del ratón.
Los hallazgos sugieren que los elementos transponibles pueden contribuir a nuevos programas regulatorios y a la diversidad neuronal.
Los modelos de aprendizaje profundo desarrollados pueden predecir la actividad del elemento regulador genético a partir de la secuencia de ADN.