多组学文献分享---组织中染色质特征、转录组和蛋白质的多重空间映射

作者，Evil Genius

今天已经初五了，初八上班的话，有的小伙伴已经在离家的路上了，这一次返程的人有没有你呢？准备出发去火车站的我等待同道中人。

今天我们分享多组学文献，大家慢慢也都看到了，单细胞、空间、外显子这种多组学联合分析的文章越来越多了，其中空间组学做ATAC、转录组 + 蛋白组的文章也有了，多组学是未来的趋势，那么如何提前抓住趋势，是摆在我们这些科研人员要面对的课题。

尽管最近单细胞技术在RNA+ATAC+蛋白质、H3K27me3+H3K27ac+蛋白质或ATAC+H3K27me3+H3K27ac的三模态测量方面取得了进展，但目前的空间方法仅限于一次绘制两种模态（如ATAC+RNA、CUT&Tag+RNA或蛋白质+RNA）。

今天分享文章

知识积累

细胞的表型和功能状态是由多个组学层复杂的相互作用的分子层次调节的，包括基因组、表观基因组、转录组、蛋白质组和代谢组。

在多细胞生物中，细胞区室的组织、结构和细胞间的相互作用对细胞的功能状态至关重要。

细胞转录程序是通过多种表观遗传模式的作用决定的，包括转录因子（tf）和协同或拮抗组蛋白标记的共同出现。这些相互作用的染色质调控因子对下游基因或蛋白质表达的影响在目前的单细胞和空间方法中是缺失的。

The spatial-Mux-seq workflow

在冷冻切片上同时进行染色质可及性、组蛋白修饰、基因表达和表面蛋白分析的spatial-Mux-seq技术。

两组蛋白修饰的空间共谱分析

两个相互排斥的组蛋白修饰：H3K27me3，一个参与基因沉默和细胞身份维持的抑制标记，以及H3K27ac，一个发现于与基因表达相关的增强子和启动子的活性标记。这些标记代表相反的染色质状态。

表观基因组和转录组的四模态分析

在同一切片中以50-µm分辨率同时分析染色质可及性（转座酶可及染色质（ATAC）测定）、两种组蛋白修饰（H3K4me3和H3K27me3）和转录组的方法。

为了探索基因表达、染色质可及性和组蛋白修饰之间的时空关系，研究了从放射状胶质细胞到分化神经元的发育轨迹（生态位分析）

蛋白质、转录组和表观基因组的共图谱

H3K4me3和H3K27me3是组蛋白修饰，在基因调控中起着相反的作用。H3K4me3通常与活性基因转录有关，标记基因的启动子，而H3K27me3与基因抑制有关，标记了基因表达沉默的区域。在发育过程中，这两个标记在发育基因的启动子上同时出现，形成了一种“二价染色质”状态，使基因处于快速激活或抑制的稳定状态。

spatial-Mux-seq能够以近乎单细胞的分辨率同时测量来自同一组织切片的两种组蛋白修饰、基因表达和蛋白质的模式。

实际运用：小鼠大脑的多重空间映射

表观基因组、RNA和蛋白质的五模态分析

应用于在同一组织切片中共分五种模式——染色质可及性、两种组蛋白修饰、转录组和大量细胞表面蛋白。

空间组学是一个快速发展的领域，其最新进展使人们能够研究复杂的生物系统，对组织环境中的基因表达和表观遗传调控进行高通量量化。然而，基因和蛋白质的表达受到不同组学层的调控，如DNA甲基化、染色质重塑、组蛋白修饰和基因组结构。

全面的五模态分析，其中同时测量了染色质可及性、两种组蛋白修饰（H3K27me3、H3K27ac）、mRNA和122种表面蛋白，为细胞状态和组织生物学提供了更深入的见解。

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