ゲノム構造と転写ダイナミクスの変化は,出生後の脳の発達における感覚経験とは無関係に進行する

科学分野:

• 神経科学
• ゲノミクス
• 発達生物学

背景:

• 3Dゲノム構造と遺伝子転写は哺乳類の神経発達とその関連疾患に不可欠です.
• しかし,脳内の単細胞3Dゲノム構造と,出生後の発達動態は,ほとんど未知のままです.

研究 の 目的:

• 発達中のマウスの脳のトランスクリプトームと 3D ゲノム構造の包括的なアトラスを作成します
• 生後初期における遺伝子発現と3Dゲノム組織における動的変化を調査する.

主な方法:

• デジタルトランスクリプトミクス (MALBAC-DT) の高解像度マルチアニリングとループベースの増幅サイクルを使用した.
• 高解像度3Dゲノム構造のマッピングのために二重染色体染色体構成捕捉 (Dip-C) を採用した.
• トランスクリプトミックとエピジェノミックデータを統合するための高度なマルチオーム分析パイプラインを開発しました.

主要な成果:

• 発達中のマウス皮質と海馬から3,517のトランスクリプトームと3,646の3Dゲノム構造の単細胞アトラスを生成した.
• 3Dゲノム構造のタイプが,成人の脳における細胞タイプと遺伝子発現 (A/B区画) と相関することを実証した.
• トランスクリプトームと3Dゲノムの両方での広範な変容が生まれました ニューロンの3Dゲノム再配線が遺伝子発現モジュールと関連しています
• プリントされた遺伝子のアレル特異的な構造を観察し,局所および染色体全体の変化を示した.

結論:

• この研究は,哺乳類の神経発達中のトランスクリプトームと3Dゲノムの単細胞ダイナミクスに関する前例のない洞察を提供します.
• 発見は,3Dゲノム組織が細胞タイプと発達中のダイナミックな再配線を定義する上で果たす重要な役割を強調しています.
• ゲノム構造によって支配される 神経発達における以前に知られていなかった 規制の層を明らかにした.