超解像度クロマチントレーシングは,単細胞におけるドメインと協働相互作用を明らかにする

Bogdan Bintu¹, Leslie J Mateo², Jun-Han Su¹

¹Howard Hughes Medical Institute, Department of Chemistry and Chemical Biology and Department of Physics, Harvard University, Cambridge, MA 02138, USA.

Science (New York, N.Y.)

|October 27, 2018

まとめ

この研究では,個々の細胞におけるクロマチン組織を視覚化するための高解像度イメージング技術が導入され,トポロジカルな関連ドメイン (TAD) とその境界などのダイナミックで細胞特有の構造を明らかにし,コヘシンレベルとは無関係です.

科学分野:

ゲノミクス
細胞生物学
分子生物学

背景:

クロマチンの空間的組織は遺伝子発現とゲノム安定を制御するのに不可欠です
トポロジカル・アソシエイトドメイン (TAD) は重要な構造単位ですが,単細胞におけるその形成とダイナミクスはまだ完全に理解されていません.

研究の目的:

千の個体細胞の基底とナノメートルスケールのクロマチンの組織を視覚化するための高解像度イメージング方法を開発し,適用する.
TAD とその境界を含むクロマチンの単細胞構造と,その形成におけるコヘシンの役割を調査する.

主な方法:

クロマチン組織を追跡するための新しい画像技術の開発.
何千もの個々の細胞のトポロジカルアソシエイトドメイン (TADs) のクロマチン構成の分析.
TAD構造とクロマチンの相互作用に対するコヘシン減少の影響の評価

主要な成果:

単細胞で球状の形状と鋭い境界を持つTADのような構造を明らかにし,境界の位置に細胞間変化がある.
CCCTC結合因子 (CTCF) とコヘシン結合部位における優先境界位置を特定した.
コヘシン枯渇は,集団平均のTADを廃止したが,好ましい境界部位を排除しながら,単細胞のTADのような構造を保存することを実証した.
コヘシン減少後も持続した,広範囲にわたる,協力的な,多方向性クロマチン相互作用が観察されました.

結論:

単細胞画像は,クロマチン組織のダイナミックな性質に関する重要な洞察を提供し,細胞特有のTADと境界形成機構を明らかにします.
コヘシンは,好ましい境界位置を確立する役割を果たしますが,個々の細胞のTADのような構造には不可欠ではありません.
広範囲にわたるクロマチンの相互作用はコヘシンとは独立して維持され,高次元のクロマチンの組織化のための代替メカニズムを示唆する.

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