使用光基因编码的表观遗传探针跟踪诱导多能干细胞分化
Afanasii I Stepanov1,2, Alexandra A Shuvaeva1,2,3, Lidia V Putlyaeva1,2
1Skolkovo Institute of Science and Technology, Bolshoi Blvd. 30, Bld. 1, 121205, Moscow, Russia.
Cellular and molecular life sciences : CMLS
|September 2, 2024
概括
研究人员开发了一种光探测器,以可视化活细胞中的表观遗传景观. 这种探测器跟踪干细胞分化过程中基因素修饰 (H3K9me3) 的变化,揭示了关键的重组事件.
科学领域:
- 分子生物学分子生物学
- 表观遗传学 在表观遗传学中,表观遗传学是指表观遗传学.
- 细胞生物学 细胞生物学
背景情况:
- 表观遗传修饰,如基因组甲基化和乙化,对于基因表达调节至关重要.
- 在细胞分化等生物过程中,表观基因组变化是动态的.
- 分析表观遗传修饰的现有方法通常需要固定细胞,限制实时观察.
研究的目的:
- 开发一种基因编码的光探针,用于可视化H3K9me3,一种不活性的染色质标记物,在活细胞中.
- 在诱导多能干细胞 (iPSC) 分化成诱导神经元过程中跟踪H3K9me3表观遗传景观的动态变化.
- 建立一种结合表观遗传探针和机器学习的新方法 (LiveMIEL),用于分析单细胞表观遗传特征.
主要方法:
- 开发MPP8-Green,一种基于MPP8染色体的基因编码光探针,用于检测H3K9me3.3.
- 活细胞对H3K9me3表观遗传景观的成像,用于区分iPSCs.
- 在LiveMIEL框架内应用机器学习方法,用于多参数表观遗传特征分类.
主要成果:
- MPP8-Green成功地在单个活细胞中可视化了H3K9me3的动态.
- 在为期4天的iPSC过程中,观察到全球H3K9me3重组的两个显著波浪,用于诱导神经元分化过程,发生在第1天和第3天.
- 在分化第二天和第四天检测到H3K9me3景观的最小变化.
结论:
- MPP8-Green探测器可以实时监测活细胞中的H3K9me3动态.
- LiveMIEL方法提供了一种强大的方法,用于分化过程中对单细胞表观遗传状态进行分类.
- 这项技术在研究各种生物模型和疾病状态中的表观基因组调节方面具有广泛的潜力.
