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Nature Genetics | 基因一維序列的三維基因組構(gòu)象預(yù)測(cè)

人類約2 m長(zhǎng)的線性基因組如何動(dòng)態(tài)折疊在微米級(jí)的細(xì)胞核內(nèi)并完成各種生物學(xué)功能，是一個(gè)沒有解決的重要科學(xué)問題。遺傳學(xué)研究提示染色體的一維序列信息決定了染色體的三維構(gòu)象。但是，人們對(duì)其背后的機(jī)理仍然知之甚少。2022年5月12日，發(fā)表了美國(guó)得克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心的Jian Zhou教授關(guān)于三維基因組架構(gòu)的深度學(xué)習(xí)模型(doi:10.1038/s41588-022-01065-4)。他利用深度學(xué)習(xí)的方法開發(fā)了軟件Orca，實(shí)現(xiàn)了通過一維序列預(yù)測(cè)不同尺度的染色體三維構(gòu)象(染色體區(qū)室和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)域等)。Orca使用目前最高分辨率的胚胎干細(xì)胞和人類包皮成纖維細(xì)胞micro-C實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練集預(yù)測(cè)了一系列不同尺度的染色體三維構(gòu)象，發(fā)現(xiàn)除了CTCF外，不同的細(xì)胞存在影響染色體三維構(gòu)象的特異蛋白。Orca使用敲除黏連蛋白cohesin的人結(jié)腸癌細(xì)胞Hi-C實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練集預(yù)測(cè)染色體區(qū)室的形成(由于形成染色體區(qū)室和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)域的力具有相互干擾作用，所以敲除cohesin后染色質(zhì)區(qū)室更明顯)，發(fā)現(xiàn)B區(qū)室可能是染色質(zhì)區(qū)室的預(yù)設(shè)狀態(tài)，轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)TSS富集在A區(qū)室并起到重要的驅(qū)動(dòng)作用。這項(xiàng)工作是機(jī)器學(xué)習(xí)在三維基因組建模預(yù)測(cè)中的重要進(jìn)展。■推薦人：李經(jīng)緯，吳強(qiáng)

Science | 單細(xì)胞Stereo-seq揭示蠑螈腦再生的細(xì)胞機(jī)制

蠑螈是研究大腦再生的優(yōu)良模型。室管膜膠質(zhì)細(xì)胞(ependymoglial cell，EGC)是蠑螈中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的主要神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，在發(fā)育過程中可產(chǎn)生許多細(xì)胞類型。EGC在腦損傷后被激活，是蠑螈腦再生的細(xì)胞來源。……