果蝇大脑中增强子-启动子 proximity 预测转录能力但不预测转录输出

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三维基因组结构如何在不同神经元细胞类型中促成转录特异性仍不明确。本研究采用多重染色质追踪技术，在成年果蝇大脑中以单细胞分辨率绘制染色质结构与细胞身份图谱。研究发现，与转录不活跃的神经元相比，转录活跃神经元中的增强子-启动子（E-P） proximity 增加。对单条染色质轨迹的分析显示，存在 distinct 的近端和远端 E-P 状态，活跃神经元富含近端状态。但在活跃神经元亚型中，这种关联消失，E-P proximity 和染色质可及性均无法预测转录输出。因此，三维基因组结构可区分转录能力与非活跃神经元状态，但无法定量决定转录输出。研究结果支持以下模型：E-P proximity 建立允许性结构状态，而额外的细胞类型特异性调控机制则调节转录输出。

英文摘要

How 3D genome architecture contributes to transcriptional specificity across neuronal cell types remains unclear. Here, we used multiplexed chromatin tracing to map chromatin architecture and cell identity at single-cell resolution in the adult Drosophila brain. We found that enhancer-promoter (E-P) proximity was increased in transcriptionally active compared with inactive neurons. Analysis of single traces revealed the existence of distinct proximal and distal E-P states, with active neurons enriched in the proximal state. However, this relationship broke down across active neuronal subtypes, where neither E-P proximity nor chromatin accessibility predicted transcriptional output. Thus, 3D genome organization distinguishes transcriptionally competent from inactive neuronal states without quantitatively specifying transcriptional output. Our findings support a model in which E-P proximity establishes a permissive structural state, while additional cell-type-specific regulatory mechanisms tune transcriptional output.

发表机构

• Centre de Biologie Structurale, University of Montpellier, INSERM, CNRS（结构生物学中心，蒙彼利埃大学，法国国家健康与医学研究院，法国国家科学研究中心）
• Center for Integrative Genomics, University of Lausanne（整合基因组学中心，洛桑大学）
• Laboratoire Charles Coulomb (L2C), University of Montpellier, CNRS（夏尔·库隆实验室，蒙彼利埃大学，法国国家科学研究中心）
• University of Geneva（日内瓦大学）
• Laboratory of Receptor Biology and Gene Expression, Center for Cancer Research, National Cancer Institute, National Institutes of Health（受体生物学与基因表达实验室，癌症研究中心，美国国家癌症研究所，美国国立卫生研究院）

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