从单细胞学习：解开基因调控的新技术

基因的活动是如何被DNA的包装所调节的?为了回答这个问题，一种同时测量基因表达和DNA包装的技术是由来自Jop Kind (Hubrecht研究所和Oncode研究员的小组领导)的研究人员Franka Rang和Kim de Luca开发的。这种方法，EpiDamID，确定了DNA包裹周围的修饰蛋白质的位置。收集有关这些修饰的信息很重要，因为它们影响DNA的可获得性，从而影响基因的活性。因此，EpiDamID对于研究生物体的早期发育是有价值的。这项研究的结果将于2022年4月1日发表在《分子细胞》杂志上。

　　

   

   

图像:15体期的斑马鱼脊索核。灰色:核DNA (DAPI)。颜色:组蛋白H3K9me3

资料来源:Phong Nguyen, Franka Rang和Kim de Luca

基因的活动是如何被DNA的包装所调节的?为了回答这个问题，一种同时测量基因表达和DNA包装的技术是由来自Jop Kind (Hubrecht研究所和Oncode研究员的小组领导)的研究人员Franka Rang和Kim de Luca开发的。这种方法，EpiDamID，确定了DNA包裹周围的修饰蛋白质的位置。收集有关这些修饰的信息很重要，因为它们影响DNA的可获得性，从而影响基因的活性。因此，EpiDamID对于研究生物体的早期发育是有价值的。这项研究的结果发表在分子细胞4月1日^圣 2022.

为了将DNA植入细胞核，DNA被紧密地包裹在核蛋白(组蛋白)周围。根据这种缠绕的紧密程度，DNA可以被其他蛋白质接触到。因此，这决定了基因表达的过程，即DNA转化为RNA最终转化为蛋白质的过程能否发生。

 

DNA包装决定了基因的活性

DNA缠绕在组蛋白周围的紧密性是由组蛋白上分子基团的添加所调节的，即所谓的翻译后修饰(PTMs)。例如，如果某些分子加入到组蛋白中，DNA缠绕就会松开。这使得某些蛋白质更容易接近DNA，并导致DNA这部分的基因变得活跃或表达。此外，对基因表达至关重要的蛋白质可以直接识别和结合PTMs。这使得转录成为可能:DNA复制的过程。

基因表达的调控，例如通过PTMs，也被称为表观遗传调控。由于体内的所有细胞都具有相同的DNA，因此需要调节基因表达来激活单个细胞的特定功能。例如，心肌细胞的功能与皮肤细胞不同，因此需要表达不同的基因。

 

使用EpiDamID分析单细胞

为了了解PTMs如何影响基因表达，第一作者Franka Rang和Kim de Luca设计了一种新的方法来确定修饰的位置。使用这种被称为EpiDamID的方法，研究人员可以分析单个细胞，而以前的方法只能测量大量的细胞。在如此小的规模上进行分析，可以了解每个细胞的DNA缠绕是如何不同的，而不是许多细胞的平均DNA缠绕情况。

EpiDamID基于DamID技术，该技术用于确定某些dna结合蛋白的结合位置。使用EpiDamID，可以在单细胞中检测到组蛋白上特异性PTMs的结合位置。与其他技术相比，这种技术的一大优点是研究人员需要的材料非常有限。此外，EpiDamID还可以与显微镜等其他方法结合使用，研究不同水平的基因表达调控。

 

未来前景

随着这项技术的发展，Kind小组将从发育生物学的角度关注PTMs的作用。因为使用EpiDamID分析单个细胞，只需要有限的材料就可以产生足够的数据。这使得研究人员可以从第一次细胞分裂开始研究生物体的早期发育，当时胚胎只有几个细胞。

 文章标题

Single-cell profiling of transcriptome and histone modifications with EpiDamID