安諾開年力作：單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序登陸Nature子刊
日期：2017-02-07 09:37:32
X染色體失活（XCI）是指雌性哺乳類細(xì)胞中，兩條X染色體的其中之一失去活性的現(xiàn)象，過程中X染色體會(huì)被包裝成異染色質(zhì)，進(jìn)而因功能受抑制而沉默化。Xist RNA是能引發(fā)X染色體沉默的長片段ncRNA，盡管Xist對(duì)XCI是必要的，但其對(duì)胚胎植入前的印記XCI的精確作用尚存爭議。近日，安諾優(yōu)達(dá)與法國居里所的研究人員對(duì)其進(jìn)行完整探索發(fā)現(xiàn)：X染色體失活完全由Xist唯一決定，其劑量補(bǔ)償失敗對(duì)植入后胚胎有致命性影響。成果發(fā)表在國際頂級(jí)期刊Nature Structure & Molecular Biology。
在哺乳動(dòng)物中，雄性（XY）和雌性（XX）的性染色體結(jié)構(gòu)的差異會(huì)導(dǎo)致劑量補(bǔ)償策略的演變，其中包括在雌性中發(fā)生的X染色體轉(zhuǎn)錄沉默。Xist僅在父本的等位基因介導(dǎo)的父本X染色體（paternal X Xp）失活。在小鼠中，X染色體失活首次出現(xiàn)于胚胎植入前階段，根據(jù)報(bào)道：Xp 基因的沉默與 Xist 缺失有關(guān)。但是前期的研究都是僅對(duì)于幾個(gè)基因的分析。
法國居里研究所團(tuán)隊(duì)的Maud Borensztein等人利用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序（scRNA-seq）技術(shù)，在小鼠早期胚胎的不同階段，對(duì)完全依賴于Xist介導(dǎo)的印記XCI進(jìn)行了完整探索。
研究者用scRNA-seq繪制了Xp和Xm染色體的動(dòng)態(tài)表達(dá)圖譜。材料來自兩個(gè)品系正反交的小鼠F1代胚胎——從2細(xì)胞到囊胚期，其中24,499個(gè)參考的小鼠基因，其中15,581個(gè)基因至少在一個(gè)發(fā)育階段被檢測到表達(dá)，包含580個(gè)X染色體基因，最終確認(rèn)了125個(gè)高表達(dá)基因。
研究者首先探索了早期胚胎的印記XCI的基因沉默程度和影響因素，結(jié)果顯示XCI的基因沉默程度主要影響因素來自其父本和母本的雜交種類，其次是性別，而且性別的差異在32細(xì)胞和囊胚期最小，推測原因就來自于XCI引起的劑量補(bǔ)償。
接下來，研究人員探索了XCI發(fā)生的時(shí)機(jī)，發(fā)現(xiàn)在8細(xì)胞時(shí)期X連鎖基因表現(xiàn)為明顯的母系偏移，直到囊胚期，這種現(xiàn)象越發(fā)明顯，表明XCI在此時(shí)期進(jìn)行的非常徹底。研究發(fā)現(xiàn)：“早期和中期比晚期沉默的基因更傾向于位置上靠近失活中心；這些發(fā)現(xiàn)表明在XCI印記期間，Xist RNA扮演重要的早期啟動(dòng)基因的角色。表明XCI的啟動(dòng)由Xist唯一決定。”
為了探究XCI是否在Xist不表達(dá)的情況下還存在，研究者構(gòu)建了父系Xist敲除(XistpatΔ)模型：“正如預(yù)期的，明顯的劑量補(bǔ)償缺失出現(xiàn)在突變體中，在XistpatΔ胚胎中，伴X染色體基因保持明顯的雙等位表達(dá)；直到囊胚期，XCI非常徹底地發(fā)生在野生型雌性中”。在XistpatΔ雌性囊胚中許多下調(diào)的基因與外胚組織的通路，胚胎生長和細(xì)胞活性是有聯(lián)系的。
Maud表示：“XistpatΔ導(dǎo)致的XCI，使幾個(gè)多潛能基因的過表達(dá)和Rhox5大量的過表達(dá)，最終阻礙了外胚的發(fā)展。”
安諾基因作為本次研究的核心技術(shù)——scRNA-seq提供者，其數(shù)據(jù)結(jié)果在文章中經(jīng)過綜合分析被證實(shí)是準(zhǔn)確的。
綜合來看，此研究證實(shí)啟動(dòng)印記的X染色體失活完全需要Xist的調(diào)控，其劑量補(bǔ)償失敗對(duì)植入后胚胎有致命性影響，揭示了早期胚胎發(fā)育中基因組和表觀的變化是以X染色體的轉(zhuǎn)錄沉默為基礎(chǔ)。
安諾單細(xì)胞測序技術(shù)從2014年開發(fā)推廣以來，已攜手中科院動(dòng)物所、法國居里研究所、西南大學(xué)等國內(nèi)外高等科研院所多次登陸Science、eLIFE、Immunity等頂級(jí)期刊，安諾基因掌握了國內(nèi)唯一的最領(lǐng)先最全面的單細(xì)胞測序技術(shù)，從基因組、轉(zhuǎn)錄組到表觀組的三大組學(xué)包含四項(xiàng)高端技術(shù)（單細(xì)胞基因組、單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組、單細(xì)胞G&T-seq、單細(xì)胞甲基化），將竭誠協(xié)助您邁向生命科學(xué)精準(zhǔn)研究的最前列。
