遺伝学：マルチスケールフットプリントでシス調節エレメントの編成を明らかにする

シス調節エレメント（CRE）は遺伝子発現を制御し、その構造や機能は動的であり、これはさまざまなエフェクタータンパク質の組成の経時的な変化を反映している。しかし、ゲノム全域のCREでのエフェクタータンパク質の編成を測定する方法は限られており、これがCRE構造を細胞運命や疾患におけるCRE機能に結び付ける取り組みの障害になっている。今回我々は、タンパク質サイズがさまざまなスケールにわたるDNA–タンパク質相互作用のフットプリントを、バルクおよび単一細胞のクロマチンアクセシビリティーデータから特定する計算方法「PRINT」を開発した。そして、これらのマルチスケールフットプリントを用いて、seq2PRINTフレームワークを生成した。seq2PRINTは、深層学習を用いて転写因子やヌクレオソームの結合を正確に推論でき、CREにおける調節論理を解釈する。seq2PRINTをヒト骨髄の単一細胞クロマチンアクセシビリティーデータに適用したところ、CREは造血中にパイオニア因子を中心として連続的に確立され、拡大していくことが観察された。我々はさらに、マウス造血幹細胞において、ヌクレオソームフットプリントの広範な減少やde novoに特定されたEts複合モチーフの獲得など、加齢に伴うCREの構造変化を発見した。まとめると、我々は、クロマチンアクセシビリティーデータからDNA結合タンパク質の動態についての豊富な手掛かりを得る方法を確立し、分化と加齢における調節エレメントの構造を明らかにしている。

目次へ戻る