96 / 2024-10-22 16:42:03

解析早期X染色体随机失活过程中四维染色质动力学

X染色体失活,三维基因组,单细胞,多组学,转录组,基因沉默,染色质重组,拓扑结构域

X染色体失活（XCI）是哺乳动物雌性细胞中为了补偿X连锁基因剂量差异而发生的过程。在这一过程中，细胞会随机选择一条X染色体使其沉默，同时伴随着整个染色体的三维结构发生显著的重组。为了研究早期XCI阶段的四维染色质动力学，我们采用了HiRES多组学测序技术，该技术能够在单细胞水平上同时检测三维基因组和转录组。我们使用了小鼠胚胎干细胞系作为模型，并在其中诱导了随机XCI的发生。通过三维基因组和转录组的双组学数据，我们成功在单细胞分辨率下识别出XCI的谱系。



在研究中，我们详细描绘了随机XCI过程中多个层次的染色体重组，发现双等位基因的Xist表达使两条X染色体暂时处于结构性失活状态。通过构建单细胞失活轨迹，我们发现染色质的重构过程大多伴随或紧随基因沉默的发生。进一步的相互作用衰减动力学分析表明，拓扑关联结构域（TAD）的衰减始于TAD锚点处相互作用的丧失。因此，本研究精细刻画了随机XCI启动过程中染色质重组的动态变化过程。