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文献纵览：NATURE正刊文章都在用什么测序技术

来源：贝克曼库尔特商贸（中国）有限公司分类：维修保养 2024-05-30 11:45:08 78阅读次数

测序技术作为生命科学研究的利器之一，在高灵敏、精细化的方向上加速迭代，比如针对甲基化修饰、染色质构象、染色体开放性、DNA断裂、分子互作等等不同研究目的都有对应的创新测序手段；同时测序应用趋势也在从单一组学向多组学联合分析发展，这也已经成为了深入研究生物过程机制和发表高分文章的重要策略之一。今天小贝为大家带来3篇发表于Nature正刊的文章，解读其中应用了哪些前沿测序技术。

哺乳动物组织的空间表观基因组和转录组联合分析

Spatial epigenome–transcriptome co-profiling of mammalian tissues（点击查看原文）

单细胞多组学可以揭示不同组学层的基因调控机制，而空间组学则提供一个在空间维度上理解生物过程的全新视角。

美国耶鲁大学Rong Fan、瑞典卡罗林斯卡医学院Gon?alo Castelo-Branco和美国宾夕法尼亚大学Yanxiang Deng共同合作，2023年3月在《自然》杂志上发表他们对哺乳动物组织的空间表观基因组和转录组进行了联合分析的研究成果。研究人员提出了通过对同一组织切片以接近单细胞的分辨率进行染色质可及性或组蛋白修饰（H3K27me3、H3K27ac 或 H3K4me3），与基因表达共建库和联合分析的方法，应用于胚胎和幼年小鼠大脑以及成年人类大脑，绘制表观遗传机制如何控制组织中的转录表型和细胞动力学。

图1. E13小鼠胚胎空间表观基因组-转录组测序的设计与评价

图2. 空间表观基因组和转录组湿实验流程

AIRE依靠Z-DNA标记胸腺T细胞耐受的基因靶标

AIRE relies on Z-DNA to flag gene targets for thymic T cell tolerization（点击查看原文）

自身免疫调节因子(autoimmune regulator, Aire) 是髓质胸腺上皮细胞的功能标志之一，Aire基因功能失活会导致多器官自身免疫的发生，但其靶标特异性机制还未能完全解明。

今年3月，美国哈佛医学院Diane Mathis团队在《自然》杂志上发表AIRE依靠Z-DNA标记胸腺T细胞耐受的基因靶标。研究人员采用构建卷积神经网络（Convolutional neural networks，CNN）和利用不同小鼠品系中靶基因顺式调控元件的自然遗传变异分析F1杂交小鼠两种方法探索AIRE的顺势调控机制。CNN模型和ATAC-seq结果都显示Z-DNA和NFE2–MAF对AIRE的目标选择有正向影响。研究人员使用原位断裂标记和测序（break labelling in situ and sequencing，BLISS）在全基因组范围内分析了小鼠髓质胸腺上皮细胞的 DNA双链断裂，结果表明Z-DNA形成和NFE2L2结合基序与基因启动子产生DNA双链断裂的能力呈正相关，表现出强双链断裂生成的启动子更有可能进入具有可接近的染色质和已组装的转录机器的中间状态。基于此，研究人员提出了一个模型，Z-DNA通过增强双链断裂的产生和启动子的定位来锚定AIRE介导的转录程序。

图3. 鉴定与AIRE诱导基因染色质可及性和表达等位基因失衡相关的TF基序变异

图4. 染色质转座酶可及性测序和原位断点标记测序湿实验流程

疾病相关星形胶质细胞表观遗传记忆促进中枢神经系统病理变化

Disease-associated astrocyte epigenetic memory promotes CNS pathology（点击查看原文）

星形胶质细胞是中枢神经系统（Central Nervous System，CNS）中数量最多的胶质细胞，参与多种CNS稳态相关关键过程。星形胶质细胞也表现出显著的功能异质性，以及在星形胶质细胞中存在免疫记忆。美国哈佛医学院布莱根妇女医院Francisco J. Quintana团队2024年3月在《自然》杂志上发表与疾病相关的星形胶质细胞表观遗传记忆促进了中枢神经系统的病理变化，揭示了这一现象背后的表观遗传机制。

研究人员报道了一种表观遗传学控制的记忆星形细胞亚群的鉴定，该亚群在再激发时表现出加剧的促炎反应。通过单细胞RNA测序、ATAC-seq、ChIP-seq、Find-seq以及基于细胞特异性体内CRISPR–Cas9的遗传扰动研究多种研究技术相结合，研究人员确定星形胶质细胞记忆由代谢酶ATP柠檬酸裂解酶（ATP-citrate lyase ，ACLY）控制，该酶产生乙酰辅酶A（acetyl-CoA），组蛋白乙酰转移酶p300利用乙酰辅酶A来控制染色质可及性。