單細胞中3D基因組結構和DNA甲基化的同步分析

2020-12-01 科學網

單細胞中3D基因組結構和DNA甲基化的同步分析

作者：

小柯機器人

發布時間：2019/9/10 15:16:34

美國索爾克生物研究所的Joseph R. Ecker和Jesse R. Dixon等研究人員合作，對單個人類細胞中的三維基因組結構和DNA甲基化進行了同時描繪。這一研究成果2019年9月9日在線發表在《自然—方法學》上。

研究人員表示，動態三維染色質構象是發育和疾病過程中基因調控的關鍵機制。儘管如此，從具有細胞類型特異性解析度的複雜組織中，分析三維基因組結構仍然具有挑戰性。最近的努力已經證明，使用單細胞測定，可以在複雜組織中解析細胞類型特異性表觀基因組特徵。然而，尚不清楚單細胞染色質構象捕獲（3C）或Hi-C譜是否能夠有效地鑑定細胞類型，並重建細胞類型特異性染色質構象圖。

為了應對這些挑戰，研究人員開發了單核甲基-3C測序，以捕獲染色質組織和DNA甲基化信息，並穩定地分離異質細胞類型。將該方法應用於4200多個人類腦前額葉皮質細胞，研究人員用14種皮質細胞類型重建出細胞類型特異性染色質構象圖。這些數據揭示了細胞類型特異性染色質構象，與差異DNA甲基化之間的全基因組關聯，表明調節基因表達的表觀遺傳過程之間的普遍相互作用。

附：英文原文

Title: Simultaneous profiling of 3D genome structure and DNA methylation in single human cells

Author: Dong-Sung Lee, Chongyuan Luo, Jingtian Zhou, Sahaana Chandran, Angeline Rivkin, Anna Bartlett, Joseph R. Nery, Conor Fitzpatrick, Carolyn OConnor, Jesse R. Dixon, Joseph R. Ecker

Issue&Volume: 2019-09-09

Abstract: Dynamic three-dimensional chromatin conformation is a critical mechanism for gene regulation during development and disease. Despite this, profiling of three-dimensional genome structure from complex tissues with cell-type specific resolution remains challenging. Recent efforts have demonstrated that cell-type specific epigenomic features can be resolved in complex tissues using single-cell assays. However, it remains unclear whether single-cell chromatin conformation capture (3C) or Hi-C profiles can effectively identify cell types and reconstruct cell-type specific chromatin conformation maps. To address these challenges, we have developed single-nucleus methyl-3C sequencing to capture chromatin organization and DNA methylation information and robustly separate heterogeneous cell types. Applying this method to >4,200 single human brain prefrontal cortex cells, we reconstruct cell-type specific chromatin conformation maps from 14 cortical cell types. These datasets reveal the genome-wide association between cell-type specific chromatin conformation and differential DNA methylation, suggesting pervasive interactions between epigenetic processes regulating gene expression. Single-nucleus methyl-3C sequencing jointly interrogates 3D chromatin organization and DNA methylation in human cells, and these joint measurements more accurately distinguish different cell types than either unimodal method.

DOI: 10.1038/s41592-019-0547-z

Source: https://www.nature.com/articles/s41592-019-0547-z

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