遺伝子調節：ショウジョウバエ脳での遺伝子調節の解読

ショウジョウバエ（Drosophila）の脳は、神経科学でよく用いられるモデルである。ショウジョウバエの整然と組織された機能形質と行動形質の基盤となっているニューロンとグリア細胞のタイプの非常に高い多様性は、単一細胞トランスクリプトーム解析、三次元形態分類、コネクトームの電子顕微鏡マッピングによって明らかになっている。これらの細胞タイプのアイデンティティーは、遺伝子調節ネットワーク（GRN）によって制御されており、これには、ゲノムエンハンサーに結合してそれらの標的遺伝子を調節する転写因子の組み合わせが関わっている。今回我々は、ハエの脳でのGRNの特徴を細胞タイプレベルで明らかにするために、発生の9つの時点にわたって24万919個の単一細胞でクロマチンアクセシビリティーのプロファイリングを行い、これらのデータを単一細胞トランスクリプトームと統合した。そして、ニューロンのさまざまな細胞タイプで用いられる調節領域が9万5000か所以上見つかり、そのうち7万は、神経発生や再プログラミング、成熟などの発生の進行と結び付けられた。40種類の細胞タイプについて、アクセシビリティーが独特の領域は、モチーフ発見、ネットワーク推定と深層学習の組み合わせにより、それらが発現していた転写因子や下流の標的遺伝子と関連付けられ、エンハンサーGRNが作成された。DeepFlyBrainによって示されたエンハンサー構造は、ニューロン調節の多様性に関する理解を深め、特定の時点で細胞タイプに対する遺伝子ドライバー系統を設計するために使うことができ、それらの特徴付けや操作を容易にするだろう。

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