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Die DNA-Zugänglichkeit von cis-regulatorischen Elementen (CREs) bestimmt die transkriptionale Aktivität und treibt die Zell- differenzierung während der Entwicklung voran. Während viele Gene, die die embryonale Entwicklung regulieren, identifiziert wurden, bleiben die zugrunde liegenden CRE-Dynamiken, die ihre Expression steuern, weitgehend ungeklärt. Um dem entgegenzuwirken, haben wir eine multimodale Ressource und eine genomische Regulierungskarte für die Zebrafischgemeinschaft erstellt, die den einzelzelligen kombinatorischen Indexassay für transposase-zugängliches Chromatin mit Hochdurchsatz-Sequenzierung (sci-ATAC-seq) und bulk Histon-PTMs und Hi-C-Daten integriert, um eine genomweite Klassifikation der regulatorischen Architektur zu erreichen, die die transkriptionale Aktivität im 24 Stunden nach der Befruchtung (hpf) Embryo bestimmt. Wir haben die genomweite Chromatinarchitektur in Bulk- und Einzelzellauflösung charakterisiert, indem wir sci-ATAC-seq auf ganzen 24 hpf Zebrafischembryos angewandt haben und Zugänglichkeitsprofile von etwa 23.000 einzelnen Kernen generiert haben. Wir haben eine Genomsegmentierungsmethode, ScregSeg (segmentierung der regulatorischen Landschaft auf Einzelzellenebene), entwickelt, um regulatorische Programme und potenzielle CREs zu definieren, die spezifisch für ein oder mehrere Zelltypen sind. Wir haben die ScregSeg-Ausgabe mit Bulk-Messungen für histonmodifizierende posttranslationale Modifikationen und 3D-Genomorganisation integriert und neue regulatorische Prinzipien zwischen den während der Zebrafischentwicklung vorherrschenden Chromatinmodalitäten identifiziert. Die Sci-ATAC-seq-Profilierung von npas4l/cloche-Mutantenembryos identifizierte neuartige Zellrollen für diesen hämatovaskulären transkriptionalen Masterregulator und legt einen komplexen Mechanismus nahe, der seine Expression reguliert. Unsere Arbeit definiert regulatorische Architekturen und Prinzipien im Zebrafischembryo und etabliert eine Ressource spezifischer genomweiter regulatorischer Annotationen und potenzieller CREs für Zelltypen, die eine wertvolle offene Ressource für Genomik, Entwicklungs-, molekulare und computerbasierte Biologie bietet.
McGarvey et al. (Sa.) untersuchten diese Frage.