SpaceA: o nouă metodă cartografiază interacțiunile ADN pe distanțe lungi, păstrând poziția celulelor în țesuturi
ADN-ul nu este distribuit aleatoriu în interiorul nucleului, ci este împachetat împreună cu proteine în cromatină, care se pliază în structuri tridimensionale complexe. Până în prezent, modul în care această organizare 3D este reglată și cum se modifică în timp nu a fost pe deplin înțeles. O echipă de cercetători condusă de profesorul Li Xiang de la Institutul de Genetică și Biologie a Dezvoltării din cadrul Academiei Chineze de Științe a dezvoltat SpaceA, o tehnologie de genomica 3D spațială care permite profilarea in situ, cu încredere ridicată, a interacțiunilor cromatinei pe distanțe lungi în secțiuni de țesut.
Tehnologia combină două abordări, permițând cercetătorilor să investigheze arhitectura de ordin superior a cromatinei păstrând totodată contextul spațial al celulelor din țesuturi. Prima este codificarea spațială microfluidică, care folosește canale minuscule de fluid pentru a atribui identificatori moleculari diferitelor locații din interiorul unui țesut, permițând astfel determinarea locului în care au loc anumite interacțiuni ale cromatinei. A doua este o strategie de detectare a contactelor fără ligare, similară celei utilizate în tehnica SPRITE, care detectează interacțiunile dintre regiunile de cromatină fără a uni fizic fragmentele de ADN. Studiul este publicat în revista Developmental Cell.
Dincolo de interacțiunile pe distanțe scurte
În ultimii ani, tehnologiile de genomica 3D la nivel de celulă unică au avansat înțelegerea conformației cromatinei. Totuși, aceste metode nu pot păstra pozițiile spațiale ale celulelor în interiorul țesuturilor, ceea ce îngreunează studierea modului în care arhitectura genomului reglează expresia genelor în mediul celular nativ. Tehnologiile de genomica 3D spațială dezvoltate recent au adoptat strategii de tip Hi-C bazate pe ligare, care detectează preferențial interacțiunile cromatinei pe distanțe scurte, de până la 10 megabaze (Mb).
Pentru a depăși aceste limitări, cercetătorii au aplicat SpaceA pe nouă secțiuni de embrion de șoarece, acoperind patru stadii de dezvoltare, de la zilele embrionare 11,5 până la 14,5 (E11.5–E14.5), generând aproximativ 4 TB de date secvențiate aprofundat pentru a caracteriza modificările conformației cromatinei în timpul dezvoltării embrionare.
Schimbări ale cromatinei în timpul dezvoltării embrionare
Folosind SpaceA, cercetătorii au constatat că compartimentele A/B au trecut printr-o tranziție dramatică între E12.5 și E13.5, coincizând cu schimbări transcriptomice profunde. Echipa a descoperit, de asemenea, un mecanism distinct de asamblare a cromatinei în ficatul embrionar, care funcționează independent de determinarea clasică a compartimentelor A/B. Interacțiunile pe distanțe medii (10–40 Mb) au fost semnificativ intensificate, interacțiunile dintre compartimentele adiacente s-au întărit, iar interacțiunile intercromozomiale pe distanțe lungi (peste 40 Mb) s-au slăbit.
Microscopia a evidențiat aderența heterocromatinei în nucleele celulelor hepatice, oferind dovezi suplimentare pentru această structură distinctă a cromatinei, însoțită de un declin global al expresiei genelor. Acest model diferă de modelul clasic, în care expresia genelor este promovată prin comutarea compartimentelor A/B sau prin interacțiuni intracorepartimentale.
