scATAC:人類基因組的染色質(zhì)可及性圖譜
scATAC:人類基因組的染色質(zhì)可及性圖譜-1
scATAC:人類基因組的染色質(zhì)可及性圖譜-2
scATAC:人類基因組的染色質(zhì)可及性圖譜-3
result4:
Integrative analysis of adult and fetal chromatin accessibility
將成年和胎兒的染色質(zhì)可及性數(shù)據(jù)進(jìn)行整合
為了檢查胎兒和成人階段之間的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子和 cCRE 重塑(remodeling)忿墅，我們使用相同的質(zhì)量控制引矩、聚類宙彪、 和上述注釋策略，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了 111 種胎兒細(xì)胞類型和 802,025 個 cCRE。 將這些 cCRE 與從成人細(xì)胞類型中鑒定出的 cCRE 相結(jié)合，我們在 222 種胎兒和成人細(xì)胞類型中繪制了總共 1,154,611 個不同的 cCRE，跨越人類基因組的 14.8%张症。 這些 cCRE 分別覆蓋了 EpiMap和 ENCODE cCRE 注冊表中 58.5% 和 69.7% 的元件仓技。 此外鸵贬，我們的 34.8% 和 51.0% 的 cCRE 分別沒有被 EpiMap 和 ENCODE cCRE registry注釋。
為了比較兩個染色質(zhì)可及性圖譜中的 222 種胎兒和成人細(xì)胞類型脖捻，我們使用 SnapATAC 進(jìn)行batch-correction阔逼，以獲得來自胎兒和成人組織的 1,323,041 個細(xì)胞核的低維表表現(xiàn)（圖 3A 和 3B）。
我們接下來進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析地沮，根據(jù)低維空間中定義的距離將胎兒和成人細(xì)胞類型分為不同的組嗜浮。一般來說，屬于不同譜系的細(xì)胞類型分成獨(dú)立的組摩疑，并含有特定的 cCRE危融，這些 cCRE 富含先前表征的譜系特異性 TF 基序。然而雷袋，盡管許多胎兒細(xì)胞類型（如淋巴吉殃、骨髓和內(nèi)皮細(xì)胞）聚集在樹中的成人細(xì)胞附近，但一些細(xì)胞類型（如神經(jīng)元和骨骼肌細(xì)胞）在成人和胎兒階段之間存在顯著差異楷怒，表明 cCRE 不同這些細(xì)胞類型在開發(fā)過程中的使用蛋勺。為了更系統(tǒng)地量化成人和胎兒細(xì)胞類型之間染色質(zhì)可及性的差異，我們比較了每對胎兒和成人細(xì)胞類型的 1,154,611 個 cCRE 列表中的標(biāo)準(zhǔn)化可及性（圖 3C鸠删、3D ）抱完。
我們發(fā)現(xiàn)，與其他細(xì)胞類型（如神經(jīng)元刃泡、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和骨骼肌細(xì)胞）相比巧娱，胎兒細(xì)胞類型（如免疫細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞）與成年細(xì)胞的相關(guān)性相對較高（圖 3D），這與我們的系統(tǒng)發(fā)育分析的結(jié)果一致烘贴〖衣簦總之，這些分析表明庙楚，cCRE remodel以實(shí)現(xiàn)發(fā)育階段特定功能的程度在人類細(xì)胞類型之間差異很大上荡。
為了揭示可能構(gòu)成胎兒或成人特異性調(diào)節(jié)程序的特定元素，我們計算了包含相應(yīng)成人和胎兒細(xì)胞類型的主要細(xì)胞群的生命階段特異性 cCRE（圖 4A）。這些元素的表征揭示了驚人的生命階段特定的監(jiān)管計劃（圖 4B 和 4C）酪捡。例如叁征，骨骼肌細(xì)胞在產(chǎn)前和產(chǎn)后發(fā)育過程中顯著分化，并且與大多數(shù)其他主要細(xì)胞類型相比逛薇，其生命階段之間的整體相似性較低（圖 3C 和 3D）捺疼。總共永罚，我們確定了胎兒和成人骨骼肌細(xì)胞之間的 72,648 個差異可及 (DA) cCRE（圖 4D）啤呼。
胎兒肌細(xì)胞中的 DA cCRE 與胚胎發(fā)育和對創(chuàng)傷的反應(yīng)等生物過程相關(guān)，并富含協(xié)調(diào)正常肌生成的肌源性調(diào)節(jié)性 TF (MRF) 基序（圖 4E 和 4F）呢袱，突出顯示這些元件在調(diào)節(jié)胎兒肌細(xì)胞的生肌特性中的作用官扣。
另一方面，成人骨骼肌細(xì)胞 DA cCRE 與肌肉對收縮活動的適應(yīng)以及胰島素和類固醇激素反應(yīng)相關(guān)的生物學(xué)過程相關(guān)羞福，并富含 MEF 家族成員 (p = 1e 424) 和 AP-1 復(fù)合體- 包括 FOSL1 (p = 1e 274)（圖 4D 和 4E）在內(nèi)的 成員惕蹄，表明這些元件在調(diào)節(jié)成人骨骼肌對激素暴露和負(fù)荷的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)中的作用。根據(jù)這些本體論結(jié)果以及在整個人類生命周期中已建立的肌球蛋白同種型表達(dá)模式治专，我們在編碼以下標(biāo)記基因的基因座上發(fā)現(xiàn)了 DA cCREs產(chǎn)前肌細(xì)胞包括 MYH3 和 MYH8卖陵，分別是胚胎和新生兒肌球蛋白的重鏈，以及 I 型（慢）和 II 型（快）肌細(xì)胞的標(biāo)志物张峰，分別包括 MYH6/MYH7 和 MYH1/MYH2（圖4F)泪蔫。總之喘批，這些發(fā)現(xiàn)分別揭示了可能構(gòu)成胎兒和成人骨骼肌細(xì)胞增殖能力和成熟功能的調(diào)控因素撩荣，并強(qiáng)調(diào)了該數(shù)據(jù)集與在生命周期不同時間點(diǎn)收集的用于確定生命的新興人類細(xì)胞圖譜的價值細(xì)胞類型分辨率下的階段特異性基因調(diào)控程序。
