单细胞空间多组学和深度学习在肝脏区域化中解剖增强器驱动的基因调控网络

科学领域:

• 分子生物学分子生物学
• 基因组学就是基因组学.
• 系统生物学 系统生物学

背景情况:

• 哺乳动物肝脏中的肝细胞表现出不同的代谢和功能特征,这取决于它们在肝叶中的位置,这种现象被称为区域化.
• 建立和维护这种空间区分模式的基因调节机制仍然不完全理解.

研究的目的:

• 在小鼠肝细胞类型中绘制增强剂基因调控网络的地图.
• 阐明管理肝细胞识别和区分的监管代码.
• 研究特定的转录因子和增强剂在驱动这些空间状态中的作用.

主要方法:

• 单细胞多组学和空间组学技术被用来描述基因表达和染色质可访问性.
• 大规模并行记者测试被用于功能测试增强剂活性.
• 一个分层的深度学习模型DeepLiver被开发来分析增强器-基因关系.

主要成果:

• 区分显著影响肝细胞和其他肝细胞类型中的基因表达和染色质可访问性.
• 关键的转录因子,包括TCF7L1,TBX3,HNF4A,CEBPA,FOXA1和ONECUT1,被确定为肝细胞身份和区域状态的驱动因素.
• 该研究成功地绘制了这些空间变异背后的增强剂基因调节网络.

结论:

• 这项研究提供了对控制肝细胞身份和肝脏区分的监管代码的多式理解.
• 这些发现提供了对转录因子和增强剂在建立空间基因表达模式中的复杂相互作用的见解.
• 开发的深度学习模型和确定的监管网络可以被潜在地用于设计具有特定活动和区分模式的增强器.