神経科学：哺乳類新皮質の遺伝子調節プログラムの保存と分岐

シス調節エレメントの分岐は種特異的な形質を駆動するが、これが新皮質の進化において分子レベルや細胞レベルでどのように現れるのかはよく分かっていない。今回我々は、単一細胞マルチオミクスアッセイを用いて、ヒト、アカゲザル、マーモセットおよびマウスの一次運動皮質の遺伝子調節プログラムについて調べ、総計20万個以上の細胞から、遺伝子発現、クロマチン接近可能性、DNAメチローム、染色体コンホメーションのプロファイルを生成した。これらのデータから、転写因子発現の分岐が、種特異的なエピゲノム全体像に対応している証拠が得られた。遺伝子調節について保存された特性と分岐した特性は、三次元的なゲノムの進化を反映していることが分かった。皮質細胞では、転位性遺伝因子がヒト特異的シス調節エレメント候補のおよそ80％を占める。我々はまた、機械学習を介して、異なる種でシス調節エレメント候補を、塩基配列に基づいて予測する手法を開発し、ゲノム調節の構文は、齧歯類から霊長類まで高度に保存されていることを実証した。さらに、塩基配列の類似性とエピジェネティックな保存の組み合わせが、機能的なシス調節エレメントの発見に役立つこと、そして、神経疾患や神経形質に関与する遺伝的バリアントの解釈能力を高めることが分かった。

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