Räumliches Genomik-Werkzeug zur Kartierung langreichweitiger DNA-Interaktionen unter Erhalt der Zellpositionen im Gewebe

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DNA

ChinaGenetik

Die Technologie ermöglicht es Forschern, durch die Kombination zweier Ansätze die höherstufige Chromatinarchitektur zu untersuchen, während dabei der räumliche Kontext der Zellen im Gewebe erhalten bleibt. Diese Ansätze basieren auf der Mikroflusskanal-basierten räumlichen Barcoding-Methode, die kleine Flüssigkeitskanäle zur Zuordnung molekularer Bezeichner an verschiedene Positionen im Gewebe verwendet und so bestimmt, wo bestimmte Chromatin-Wechselwirkungen stattfinden, sowie auf SPRITE-ähnlichen ligaturfreien Kontakt-Erkennungsstrategien, die Wechselwirkungen zwischen Chromatin-Bereichen erkennen, ohne DNA-Fragmente physikalisch zu verbinden.

Die Forschung wurde im Journal veröffentlicht.

Über kurze Reichweite hinausgehende Chromatin-Interaktionen

In den letzten Jahren haben Einzelzell-3D-Genomiktechnologien erhebliche Fortschritte bei dem Verständnis der Chromatin-Konformation gemacht. Diese Methoden können jedoch die räumliche Position der Zellen innerhalb von Gewiben nicht bewahren, was die Untersuchung erschwert, wie die Genom-Architektur die Genexpression in natürlichen zellulären Umgebungen reguliert.

In jüngster Zeit entwickelte räumliche 3D-Genomik-Technologien haben sich vorwiegend auf ligationsbasierte Hi-C-Strategien verlassen, die kurzreichweitige Chromatin-Interaktionen innerhalb von 10 Megabasen (Mb) nachweisen.

Um diese Einschränkungen zu überwinden, wandten Forscher SpaceA auf neun Mausembryo-Schnitte an, die vier Entwicklungsphasen von Embryonentag 11,5 bis Embryonentag 14,5 (E11,5–E14,5) abdeckten, und erzeugten rund 4 TB Tiefendaten, um die Veränderungen der Chromatin-Konformation während der embryonalen Entwicklung zu charakterisieren.

Chromatin-Verschiebungen während der Embryonalentwicklung

Forscher fanden mithilfe von SpaceA heraus, dass A/B-Kompartimente zwischen E12,5 und E13,5 dramatischen Veränderungen unterzogen sind und dass dies zeitgleich mit tiefgreifenden transkriptomischen Veränderungen stattfindet.

Das Team entdeckte außerdem einen Mechanismus der Chromatin-Bildung, der unabhängig von der klassischen A/B-Kompartiment-Bestimmung funktioniert. Dabei nahmen mittelweitreichende Interaktionen (10–40 Mb) deutlich zu, die Interaktionen zwischen benachbarten Kompartimenten wurden verstärkt, während die weitreichenden, chromosomenübergreifenden Interaktionen (>40 Mb) abnahmen.

Mikroskopi, karaciğer hücrelerinin çekirdeklerinde heterokromatin yapışmasını ortaya koyarak bu farklı kromatin yapısına dair ek kanıt sundu; bu yapı, gen ifadesinde küresel bir azalmayla birlikte görüldü. Bu örüntü, gen ifadesinin A/B bölme değişimi ya da bölme içi etkileşimler aracılığıyla teşvik edildiği klasik modelden farklıdır.

Yuang Ma und Kollegen, Räumlich aufgelöste Genomarchitektur bei der embryonalen Entwicklung der Maus, (2026). DOI: 10.1016/j.devcel.2026.09.004

Bereitgestellt von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften

Swati Mestri verfügt über einen Bachelor-Abschluss in Elektronik- und Elektrotechnik und arbeitet seit 2019 als Content-Editorin. Sie verfügt über Erfahrung in der Bearbeitung von Forschungsdokumenten in den Bereichen Technologie, Gesundheit und Materialwissenschaft und interessiert sich besonders für Themen aus den Bereichen Technologie und Raumfahrt.

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Sie verfügt über einen Bachelorabschluss im Fach Mathematische Biologie und einen Masterabschluss im Fach Kreative Schreibkunst. Sie vertritt originelle Perspektiven zu Wissenschaft und Sprache und ist viel gereist. Profil vollständig anzeigen →

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