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北京基因组所合作开发单细胞测序数据中细胞子群特异DNA甲基化鉴定新步骤

    胚胎干细胞(ESC)拥有极度高的异质性 ,在胚胎干细胞群体中分歧的子群拥有分歧的细胞状态 ,并在基因表白、转录因子调控及表观遗传建饰方面均阐发出宽泛的差距。异质的DNA甲基化在平衡ESCs自我更新和多分化潜能之间拥有重要作用 ,因而细胞间DNA甲基化异质性的钻研对于理解胚胎干细胞生物学问题极度重要。近年来 ,单细胞测序技术已经成为钻研复杂组织中细胞间甲基化异质性的有力工具 ,但怎么分析并诠释单细胞间的甲基化变异仍拥有很大挑战。 

  亚星游戏北京基因组所吕雪梅钻研组与美国弗吉尼亚理工大学谢荷煌钻研团队合作 ,利用幼鼠胚胎干细胞得到的单细胞DNA甲基化测序数据 ,开发了一套生物信息分析流程 ,挖掘ESCs中的细胞子群特异DNA甲基化(CSM)。有关成就以“Integrative single-cell omics analyses reveal epigenetic heterogeneity in mouse embryonic stem cells”为题在线颁发于PLoS computational biology杂志。 

  由于当前单细胞甲基化组数据拥有覆盖细胞数少、测序乘数低以及DNA片段扩增偏好等缺点 ,导致对等位基因特异甲基化(ASM)、非对称性甲基化(AM)在内的细胞内DNA甲基化异质性 ,和真正的CSM之间的分辨能力极度受限。因而科研人员在过滤掉这些细胞内甲基化变异的滋扰后 ,开发了新的统计模型 ,即“混合贝塔模型”以鉴定出真正的CSM位点。 

  该钻研进一步整合了胚胎干细胞单细胞转录组数据、幼鼠成体组织甲基化组数据和转录因子结合基序注解信息 ,对CSM的调控模式进行解读。了局发现CSM位点显著富集到CGI shelf区域 ,以及加强子和启动子偏好的组蛋白建饰区域 ;同时CSM定位到的基因在单细胞间阐发出宽泛的表白差距。进一步钻研发现 ,CSM位点能够被聚类成共甲基化的 ? ,这些CSM ?樵诜制绯商遄橹杏涤蟹制绲募谆缴⒉ ,并且阐发出 ?樘匾斓淖家蜃痈患。该步骤为单细胞甲基化组测序数据表观异质性的深度挖掘提供了步骤学的创新 ,对于钻研复杂细胞群体异质性拥有重要领导意思。 

  该钻研得到国度天然科学基金、亚星游戏战术性先导科技专项等基金及动物进化与遗传前沿交叉卓越中心的赞助。 

  论文链接 

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   (A) CSM位点在分歧基因组特点区域上的富集散布 ;(B) 两两CSM位点的皮尔森有关系数热图 ,前五 

  共甲基化CSM ?榘绰蘼硎中虮曜 ;色彩从绿到红暗示有关系数从-11

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