组蛋白修饰调控染色质状态机制2026-07-27 08:52:49
尽管DNA甲基化提供了相对稳定的遗传记忆,但细胞对环境的快速响应往往依赖于更为灵活的染色质构象调节,其中组蛋白修饰发挥着至关重要的作用,其作为调控基因转录的关键表观遗传机制,通过影响染色质状态和调控蛋白募集,参与调节基因转录活性。这些翻译后修饰,如乙酰化、甲基化、磷酸化等,通过改变染色质物理结构或募集特定功能蛋白,从而调控核小体结构稳定性与染色质结合蛋白的招募。然而,传统技术难以在单细胞层面绘制高覆盖度的组蛋白修饰图谱,现有方法无法直接解析决定染色质状态的组蛋白修饰情况。尽管Wu等人已经通过联合成簇规律间隔短回文重复序列-成簇规律间隔短回文重复序列相关蛋白9-CRISPRassociated protein 9辅助的线粒体DNA耗竭技术,在一定程度上提升了低输入条件下组蛋白修饰与染色质可及性分析的能力,但是针对HSCs等稀有样品的组蛋白修饰,直接、高通量定量分析仍面临着挑战。因此,针对组蛋白修饰的检测技术逐步登上单细胞组学的舞台,该技术主要基于染色质免疫沉淀法,使用针对特定组蛋白修饰的抗体,在单细胞水平富集与这些修饰组蛋白结合的DNA片段并进行测序,从而绘制全基因组范围的组蛋白修饰图谱。
在此基础上,Gong等人开发了一种内标辅助、无需富集的高通量赖氨酸乙酰化定量分析方法。该技术利用超乙酰化的内标蛋白,在不依赖于修饰抗体的前提下,实现了在低至103~104个细胞中对乙酰化组的精准定量。将该技术应用于HSCs及造血祖细胞的研究中时,研究者发现老年来源的HSCs中H4K77位点的乙酰化水平显著下降,该变化与组蛋白去乙酰化酶3的活性有关。该工作不仅揭示了H4K77ac在调控HSCs衰老相关谱系决定中的关键表观遗传机制,也提供了一种适用于稀有细胞群体的强大乙酰化分析工具。
出自《单细胞多组学技术在造血干细胞研究中的应用与进展》作者张奕扬,董芳。
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