文献阅读分享｜成年小鼠大脑单细胞DNA基因组和三维多体图谱构建

胞嘧啶DNA甲基化在大脑发育中至关重要，并与各种神经疾病有关。在空间背景下理解整个大脑的DNA甲基化多样性是脑细胞类型及其基因调控景观的完整分子图谱的基础。2023年12月13日，nature杂志发表了题为“Single-cell DNA methylome and 3D multi-omic atlas of the adult mouse brain”的研究论文，展示了整个小鼠大脑的单细胞DNA甲基化和3D多组学图谱，对塑造哺乳动物大脑复杂性的基本基因调控原则提供了有价值的见解，并为更深入地理解人脑的分子基础奠定了基础。

作者使用单核甲基化测序(snmC-seq3)和多组学测序(snm3C-seq)技术从整个成年小鼠大脑的117个解剖区域产生了301626个亚甲基和176003个染色质构象-亚甲基联合分布轮廓，使用迭代聚类并结合全脑转录组和染色质可及性数据集，构建了一个基于甲基化的细胞分类学，包含4，673个细胞群和274个交叉模态注释的亚类。同时，在基因组中发现了260万个差异甲基化区域，它们代表了潜在的基因调控元件。值得注意的是，作者在大脑区域内和跨大脑区域的细胞类型中的基因和调控元件上观察到了空间胞嘧啶甲基化模式。全脑空间转录组学数据验证了空间表观遗传多样性与转录的关联，并改善了表观遗传数据集的解剖图谱。此外，作者还发现染色质构象差异出现在重要的神经元基因中，并与DNA甲基化和转录变化高度相关。全脑细胞类型比较使整合转录因子、调控元件及其潜在下游基因靶标的调控网络的构建成为可能。最后，基因内DNA甲基化和染色质构象模式预测了全脑SMART-seq中观察到的替代基因亚型表达数据集。这篇论文的研究建立了一个全脑范围的单细胞DNA基因组和3D多基因组图谱，为理解小鼠大脑的细胞空间和调控基因组多样性提供了宝贵的资源。

单细胞DNA基因组和多基因组图谱显示了整个小鼠大脑的细胞和基因组多样性

参考文献：Liu H, Zeng Q, Zhou J, Bartlett A, Wang BA, Berube P, Tian W, Kenworthy M, Altshul J, Nery JR, Chen H, Castanon RG, Zu S, Li YE, Lucero J, Osteen JK, Pinto-Duarte A, Lee J, Rink J, Cho S, Emerson N, Nunn M, O'Connor C, Wu Z, Stoica I, Yao Z, Smith KA, Tasic B, Luo C, Dixon JR, Zeng H, Ren B, Behrens MM, Ecker JR. Single-cell DNA methylome and 3D multi-omic atlas of the adult mouse brain. Nature. 2023 Dec;624(7991):366-377. doi: 10.1038/s41586-023-06805-y. Epub 2023 Dec 13. PMID: 38092913; PMCID: PMC10719113.