多篇文章解读染色质领域最新研究进展

作者：张馨予

【1】Science：重大进展！利用sci-CAR方法同时分析上千个细胞中的转录组和染色质可接近性

doi：10.1126/science.aau0730

不同细胞类型的基因组可能是相同的，但是它们的表观基因组和转录组不是相同的。表观基因组由一组影响每个细胞的基因组发挥何种功能的标记组成，而转录组指的是在某一特定条件下，细胞内所有转录产物的集合。转录产物经翻译后会产生蛋白。

在RNA转录过程中，细胞仅能够接近它们的染色质包装的双链基因组的某些部分。鉴于这种接近在不同细胞类型之间存在着变化，因此染色质可接近性有助于确定多细胞生物体中多种细胞的形状、功能和多样性。

在一项新的研究中，来自美国华盛顿大学等研究机构的研究人员开发出一种同时分析数千个细胞中每个细胞的表观基因组和转录组的方法。他们将这种方法称为sci-CAR。相关研究结果于2018年8月30日在线发表在Science期刊上。

【2】Cell：重大进展！首次构建出哺乳动物单细胞染色质可接近性图谱

doi：10.1016/j.cell.2018.06.052

科学家们对DNA缠绕和包装到所谓的染色质中的方式感兴趣，这是因为这会影响每个细胞中可用到的遗传信息。DNA就像串在一根绳子上的念珠。在这些分子“念珠”移动的地方会有空间形成，这样蛋白就能够访问和“读取”遗传信息。这种状态或者说这种基因组特征就是染色质可接近性（chromatin accessibility，也译作染色质开放性）。

在一项新的研究中，来自美国华盛顿大学的研究人员利用他们之前开发出的一种被称作sci-ATAC-seq的测定方法分析了来自13种成年雄性小鼠组织的近10万个细胞。这些组织是骨髓、大肠、心脏、肾脏、肝脏、肺部、小肠、脾脏、睾丸、胸腺、全脑、小脑和大脑前额皮层。相关研究结果发表在2018年8月23日的Cell期刊上。

【3】两篇Nature首次重建出染色质重塑蛋白-核小体的三维结构

doi：10.1038/s41586-018-0029-y doi：10.1038/s41586-018-0021-6

高等生物的基因组DNA被紧凑地包裹在细胞的细胞核中。DNA紧密地缠绕在大量的被称作核小体的组蛋白线轴上。比如，人细胞以这种方式容纳长约两米的DNA。然而，基因必须不断经过转录过程形成信使RNA（mRNA）来指导蛋白合成。此外，整个DNA在细胞分裂之前必须完成复制，而且DNA损伤也需要加以修复。因此，细胞必须有方法积极授予对它的基因组的访问权限。

这正是染色质重塑蛋白（chromatin remodeler，也译作染色质重塑剂）发挥作用的时候。染色质重塑蛋白发挥着至关重要的作用：它们通过在核小体上来回地滑动来拆开DNA片段，替换单个组蛋白，让DNA片段释放出来用于转录，并且最终在转录完成时再次压缩它。鉴于所有的这一切都是以高度动态的方式发生的，染色质重塑蛋白让细胞能够快速地对它们的环境中的变化作出反应---这对啤酒酵母和人细胞都是如此。在介导基因可及性（gene accessibility）时，染色质重塑蛋白对发育和细胞分化是至关重要的；细胞类型是由它们表达的一组基因来确定的，而染色质重塑蛋白有助于确定细胞身份。

【4】Nature：测量单个细胞的染色质可接近性，从而揭示胚胎发育路径

doi：10.1038/nature25981

在一项新的研究中，美国华盛顿大学和位于德国海德堡市的欧洲分子生物学实验室的研究人员证实细胞类型和发育阶段能够从数千个单细胞的染色质可接近性（chromatin accessibility，也译作染色质开放性）测量中推导出来。他们利用这种方法发现正在发育的胚胎中的细胞如何调节它们的身份，从而决定着它们变成什么类型的细胞。相关研究结果发表在2018年3月22日的Nature期刊上。

这种新的和更为系统性的方法允许研究人员同时分析胚胎中的所有不同的细胞类型，并且重要的是，是在单细胞分辨率下开展分析。Furlong说，“我期待这种方法节省世界各地的实验室很多时间。”

之前，科学家们必须首先分离不同的细胞类型，然后分批地研究每种细胞类型中的染色质。这种冗长的方法提供了一种给定的细胞类型的数千个细胞的平均测量值。Shendure说，“之前的研究利用RNA含量的差异来鉴定细胞类型和它们的发育路径。在这项新的研究中，我们测量了单个细胞中的染色质状态，这种染色质状态包括控制着每个细胞中的RNA表达方式和时间的调控程序。”

【5】Mol Cancer Res：深入解读癌症的染色质疗法有望开发出新型的个体化癌症疗法

doi：10.1158/1541-7786.MCR-17-0568