利用Fiber-seq进行人脑的单一染色质纤维剖面分析和组蛋白位置映射
2025-08-27 来源:PacBio微信公众号 点击次数:120核小体是染色质的基本单位，但人类大脑及复杂组织缺乏基因组尺度的核小体定位图谱；传统染色质可及性技术（如 ATAC-seq、DNase-seq）依赖核酸酶消化，存在分辨率低（峰大小被高估）、序列偏好、需 PCR 扩增等缺陷，且无法覆盖人类基因组中的重复序列、结构变异区域。
来自美国西奈山医学院，加利福尼亚大学洛杉矶分校和华盛顿大学的科学家利用Fiber-seq技术对人类前额叶皮层（PFC）经 FACS 分选的NeuN + 神经元和NeuN - 非神经元细胞核进行分析，实现基因组尺度上10kb 染色质纤维的核小体定位 mapping；该技术以单分子分辨率解析转录因子足迹、序列特异性核小体阵列固定，且能更精准界定核小体缺失区域（NDRs），不仅复现染色质可及性图谱且分辨率更优，还发现 20000 个含逆转录转座子等重复序列的独特 NDRs、单倍型特异性染色质模式及单纤维水平顺式调控元件共激活，填补了人类大脑核小体定位图谱的空白。
来自美国西奈山医学院，加利福尼亚大学洛杉矶分校和华盛顿大学的科学家利用Fiber-seq技术对人类前额叶皮层（PFC）经 FACS 分选的NeuN + 神经元和NeuN - 非神经元细胞核进行分析，实现基因组尺度上10kb 染色质纤维的核小体定位 mapping；该技术以单分子分辨率解析转录因子足迹、序列特异性核小体阵列固定，且能更精准界定核小体缺失区域（NDRs），不仅复现染色质可及性图谱且分辨率更优，还发现 20000 个含逆转录转座子等重复序列的独特 NDRs、单倍型特异性染色质模式及单纤维水平顺式调控元件共激活，填补了人类大脑核小体定位图谱的空白。
实验主要结论：
1）Fiber-seq 检测的 NDRs 与 ATAC-seq 峰高度相关，但是Fiber-seq检测的分辨率更高。Fiber-seq 峰中位数仅 231bp，显著短于 ATAC-seq 的 1140bp，可更精准界定 NDR 边界。
基因位点示例：GRIN1（神经元特异基因）的 FIRE 峰在 NeuN + 纤维中更显著，MALAT1（非神经元特异）在 NeuN - 中更显著。红色代表 NeuN+（神经元），蓝色代表 NeuN-（非神经元）；H3K4me3（绿色）是启动子活性标记，H3K27ac（红色）是增强子活性标记。
2）总计检测到 43457 个 Fiber-seq 峰，其中 60%（19978 个）来自重复序列（LINE 占比最高，其次为 SINE、卫星序列），包括占人类基因组 2.5% 的古老 SINE（MIRs），填补传统技术 “盲区”。
3）基于 T2T-CHM13v2.0 基因组，94.8% 的长读长可实现二倍体单倍型从头定相，发现 124 个峰（3.3%）存在单倍型特异性可及性差异（配对 t 检验 p<2×10⁻⁵⁰），如灵长类特异性锌指基因 ZNF343 启动子。
4）通过 LD 得分富集分析发现，增强子富集簇（cluster3） 与重度抑郁症等神经精神疾病的 GWAS 遗传变异显著关联（p<0.05），支持胶质细胞调控异常在神经精神疾病中的作用。
2）总计检测到 43457 个 Fiber-seq 峰，其中 60%（19978 个）来自重复序列（LINE 占比最高，其次为 SINE、卫星序列），包括占人类基因组 2.5% 的古老 SINE（MIRs），填补传统技术 “盲区”。
3）基于 T2T-CHM13v2.0 基因组，94.8% 的长读长可实现二倍体单倍型从头定相，发现 124 个峰（3.3%）存在单倍型特异性可及性差异（配对 t 检验 p<2×10⁻⁵⁰），如灵长类特异性锌指基因 ZNF343 启动子。
4）通过 LD 得分富集分析发现，增强子富集簇（cluster3） 与重度抑郁症等神经精神疾病的 GWAS 遗传变异显著关联（p<0.05），支持胶质细胞调控异常在神经精神疾病中的作用。
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