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腾讯登录Nature重磅： 揭秘小鼠失活X染色体结构特征
| 导读 | 2016年7月18号，安诺优达与法国居里研究所等机构合作，利用Hi-C技术解析了小鼠失活X染色体结构特征，相关的研究成果发表在国际顶级期刊Nature上。 |
2016年7月18号，安诺优达与法国居里研究所等机构合作，利用Hi-C技术解析了小鼠失活X染色体结构特征，相关的研究成果发表在国际顶级期刊Nature上。
X染色体失活（XCI）引起X染色体结构重塑，转变成沉默的异染色质；在雌性哺乳动物发育中，X染色体失活由两条X染色体中一条的非编码RNA Xist发生上调引起。
本文在小鼠神经前体细胞（NPCs）和胚胎干细胞中，研究了失活X染色体的结构和基因表达情况；发现在失活的X染色体结构重塑中Xist和含有DXZ4边界发挥着重要作用，在失活的X染色体中，除了“逃脱”沉默的基因附近，其他位置失去了有活性和失活的区室（compartmentA/B）以及拓扑结构域（TADs）。
材料和方法
材料：小鼠高度多态性克隆神经前体细胞（NPCs）和胚胎干细胞
方法：Hi-C测序、ATAC-seq和RNA-seq
信息分析：CompartmentA/B 分析；TAD分析；Hi-C和RNA-Seq联合分析。
研究结果
1、失活X染色体的结构特征
为了研究失活X染色体的结构，选取来源于高度多态性F1代小鼠胚胎干细胞的神经前体细胞做等位基因特异的Hi-C分析。首先，在胚胎干细胞中做Hi-C分析，ES细胞中还没有发生X染色体沉默；发现活跃的X染色体含有明显的活跃、失活区室化（compartment A/B），也没有拓扑结构域结构（TADs）（图1）。
图1 胚胎干细胞染色质三维结构特征
但是，在失活的X染色体中没有A/B compartment（图1），而是由含有DXZ4微卫星的200kb铰链区域分割成两个大的相互作用区域；此外，在失活的X染色体中也没有拓扑结构域（TADs）（图2）。
图2 失活的X染色体结构特征
2、FISH技术在单细胞水平验证失活X 染色体的结构利用DNA荧光原位杂交技术（FISH），在单细胞水平研究一个Mb级区域内（探针a-b）和跨区域（探针b-c）的染色质空间结构；虽然细胞之间有很大的差异，但是在一个Mb级别结构域内，与活跃X染色体相比，失活的X染色体有更强的重叠；但是，在跨域边界的区域中，失活的X染色体重叠弱些（图3）。
图3 FISH验证失活X染色体的结构特征
3、Xist在失活X染色体特殊的三维结构重塑中的作用在未分化的雄性小鼠ES细胞中诱导Xist表达，Hi-C分析发现诱导Xist 48小时导致X染色体结构发生明显变化（图 4a-b）；但是在不含A重复区域的Xist突变样品中，基因不发生沉默，染色体三维结构没有变化。野生型Xist诱导不会导致TAD结构的显著改变，但是会导致染色体相互作用频率的增加（图4d），Mb级别的结构域分割边界用RNA/DNA FISH验证是正确的（图4c）。
图4 Xist在失活X染色体特殊的三维结构重塑中的作用
（转化医学网360zhyx.com）
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