単細胞解像度における胚発達のシス調節力学
Darren A Cusanovich1, James P Reddington2, David A Garfield2
1Department of Genome Sciences, University of Washington, Seattle, Washington, USA.
Nature
|March 15, 2018
まとめ
この研究は,単細胞解像度で果物ハエの胚の発達におけるクロマチンのアクセシビリティをマッピングします. 遺伝子規制ネットワークが胚形成の過程で細胞運命を決定する方法を明らかにし,重要な規制要素を特定しています.
科学分野:
- 発達生物学
- ゲノミクス
- エピジェネティクス
背景:
- 細胞の運命を制御する遺伝子規制ネットワークを理解することは 発達生物学にとって極めて重要です
- 単細胞の遺伝子発現の研究は,系統のコミットメントの洞察を提供しますが,規制メカニズムは不明のままです.
- クロマチンのアクセシビリティのダイナミクスを調査することで,発達過程のより深い理解が得られます.
研究 の 目的:
- 単細胞解像度での胚形成中のクロマチンの調節環境のダイナミクスを調査する.
- メタゾア菌の生殖層と細胞の種類を規定するシス調節プログラムを発見する.
- 組織特有の規制要素を特定し,その生殖層特異性を検証する.
主な方法:
- 配列化 (sci-ATAC-seq) によるトランポザースアクセシブルクロマチンの単細胞結合指数測定法を使用した.
- 固定ドロソフィラ・メラノガスターの胚の2万個以上の単核におけるクロマチンのアクセシビリティをプロファイルした.
- トランスジェニック胚における生殖層の特異性に対する予測強化剤を検証した.
主要な成果:
- ガストルーレーション前における制御ゲノムアクセシビリティの空間的異質性が観察され,将来の細胞運命と相関する.
- 胚形成中期におけるクロマチンのアクセシビリティパターンを用いて個々の細胞タイプを推論できることを示した.
- 組織特異的なアクセシビリティを持つ30075の遠隔制御要素が特定され,強化剤の検証精度は90%に達した.
結論:
- 胚の単細胞プロファイリングは,発達中のダイナミックなクロマチンの変化を効果的に解決します.
- 共同メゾドームプログラムを示唆する,エンドドームと非ミオジェニックメゾドームの間の保存された規制要素の使用を明らかにした.
- メタゾオンの発達に不可欠な規制要素の高解像度マップを提供します.
関連する概念動画
02:02Cis-regulatory Sequences
11.9K
Cis-regulatory sequences are short fragments of non-coding DNA that are present on the same chromosomes as the genes that they regulate. These fragments serve as binding sites for transcriptional regulators, proteins that are responsible for controlling gene transcription and differential gene expression across cell types in eukaryotes. Cis-regulatory sequences can be close to the gene of interest or thousands of bases away in the DNA sequence; however, those sequences that are further away are...
11.9K
02:02Cis-regulatory Sequences
4.2K
4.2K
00:58Embryonic Stem Cells
32.6K
Embryonic stem (ES) cells are undifferentiated pluripotent cells, meaning they can produce any cell type in the body. This gives them tremendous potential in science and medicine since they can generate specific cell types for use in research or to replace body cells lost due to damage or disease.
32.6K
00:57Embryonic Stem Cells
5.2K
Embryonic stem (ES) cells were first discovered in mice in 1981 by Martin Evans. In 1998, James Thomson identified a method to isolate embryonic stem cells from humans. Human embryonic stem cells (hESCs) are obtained from 3-5 day old embryos that remain unused after an in vitro fertilization procedure.
ES cells are grown in a culture medium where they can divide indefinitely, creating ES cell lines. Under certain conditions, ES cells can differentiate, either spontaneously into a variety of...
ES cells are grown in a culture medium where they can divide indefinitely, creating ES cell lines. Under certain conditions, ES cells can differentiate, either spontaneously into a variety of...
5.2K
02:23Master Transcription Regulators
7.8K
Master transcription regulators are regulatory proteins that are predominantly responsible for regulating the expression of multiple genes. Often these genes work in concert to drive a complex process. Activation of a master transcription regulator can lead to a cascade of transcriptional activation necessary for that outcome. These regulators can directly bind to the regulatory sequences of the various genes involved, or they can indirectly regulate transcription by binding to regulatory...
7.8K
01:28Global Regulatory Systems
731
Global regulatory systems in bacteria enable rapid and coordinated responses to environmental changes by integrating sensory inputs with gene expression, ensuring efficient adaptation to fluctuating conditions. Key global regulatory mechanisms include regulons, two-component systems, sigma factors, and secondary messengers.Regulons and Global RegulatorsA regulon is a collection of genes and operons controlled by a common global regulator. These regulators enable bacteria to prioritize resource...
731