Nature 子刊：单细胞转录组测序证实

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Nature 子刊：单细胞转录组测序证实- _" T$ h) v, O# k7 a- |
来源:生物通 / 作者: / 2017-02-05
1 b( i: s: m9 dX 染色体失活（XCI）是指雌性哺乳类细胞中，两条 X 染色体的其中之一失去活性的现象，过程中 X 染色体会被包装成异染色质，进而因功能受抑制而沉默化。Xist RNA 是能引发 X 染色体沉默的长片段 ncRNA，尽管 Xist 对 XCI 是必要的，但其对胚胎植入前的印记 XCI 的精确作用尚存争议。近日，安诺优达与法国居里所的研究人员对其进行完整探索发现：X 染色体失活完全由 Xist 唯一决定，其剂量补偿失败对植入后胚胎有致命性影响。成果发表在国际顶级期刊《Nature Structure & Molecular Biology》。( _; t5 R) i! ]3 c8 o

8 x2 n8 L: f( \% S4 E$ O, B在哺乳动物中，雄性（XY）和雌性（XX）的性染色体结构的差异会导致剂量补偿策略的演变，其中包括在雌性中发生的 X 染色体转录沉默。Xist 仅在父本的等位基因介导的父本 X 染色体（paternal X Xp）失活。在小鼠中，X 染色体失活（XCI）首次出现于胚胎植入前阶段，根据报道：Xp 基因的沉默与 Xist 缺失有关。但是前期的研究都是仅对于几个基因的分析。8 i" r$ B# H  U4 k2 C7 ]5 D. i, w, c
法国居里研究所团队的 Maud Borensztein 等人利用单细胞转录组测序（scRNA-seq）技术，在小鼠早期胚胎的不同阶段，对完全依赖于 Xist 介导的印记 XCI 进行了完整探索。  E( }2 r  @+ u8 Y4 y$ J% o
研究者用 scRNA-seq 绘制了 Xp 和 Xm 染色体的动态表达图谱。材料来自两个品系正反交的小鼠 F1 代胚胎——从 2 细胞到囊胚期，其中 24,499 个参考的小鼠基因，其中 15,581 个基因至少在一个发育阶段被检测到表达，包含 580 个 X 染色体基因，最终确认了 125 个高表达基因。
% L1 c$ e" C* \3 W5 C研究者首先探索了早期胚胎的印记 XCI 的基因沉默程度和影响因素，结果显示 XCI 的基因沉默程度主要影响因素来自其父本和母本的杂交种类，其次是性别，而且性别的差异在 32 细胞和囊胚期最小，推测原因就来自于 XCI 引起的剂量补偿。
3 s1 |  o- _+ v接下来，研究人员探索了 XCI 发生的时机，发现在 8 细胞时期 X 连锁基因表现为明显的母系偏移，直到囊胚期，这种现象越发明显，表明 XCI 在此时期进行的非常彻底。研究发现：“早期和中期比晚期沉默的基因更倾向于位置上靠近失活中心；这些发现表明在 XCI 印记期间，Xist RNA 扮演重要的早期启动基因的角色。表明 XCI 的启动由 Xist 唯一决定。”
. E/ ^: A9 x  o! b% q4 |为了探究 XCI 是否在 Xist 不表达的情况下还存在，研究者构建了父系 Xist 敲除 (XistpatΔ) 模型：“正如预期的，明显的剂量补偿缺失出现在突变体中，在 XistpatΔ胚胎中，伴 X 染色体基因保持明显的双等位表达；直到囊胚期，XCI 非常彻底地发生在野生型雌性中”。在 XistpatΔ雌性囊胚中许多下调的基因与外胚组织的通路，胚胎生长和细胞活性是有联系的。; q" Z5 I2 p- ]2 o' T
Maud 表示：“XistpatΔ导致的 XCI，使几个多潜能基因的过表达和 Rhox5 大量的过表达，最终阻碍了外胚的发展。”* Y  g- v  H4 B4 b* d6 S
安诺基因作为本次研究的核心技术——scRNA-seq 提供者，其数据结果在文章中经过综合分析被证实是准确的。$ y& |  }' m) |# g9 A* j  p' O
综合来看，此研究证实启动印记的 X 染色体失活完全需要 Xist 的调控，其剂量补偿失败对植入后胚胎有致命性影响，揭示了早期胚胎发育中基因组和表观的变化是以 X 染色体的转录沉默为基础。
2 W  p7 Q. [+ h% k" r安诺基因掌握了国内唯一的最领先最全面的单细胞测序技术，从基因组、转录组到表观组的三大组学包含四项高端技术 ( 单细胞基因组、单细胞转录组、单细胞 G&T-seq、单细胞甲基化），将竭诚协助您迈向生命科学精准研究的最前列。
8 d7 b- k4 O4 w6 N0 s& D( d6 m原文链接：Xist-dependent imprinted X inactivation and the early developmental consequences of its failure.
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