单基因位点染色质记忆使果蝇视觉系统中的空间命运指定更具灵活性

空间图式化通过将前体细胞区隔到具有不同分子身份的结构域中，从而产生神经元多样性。然而，这些图式化线索在神经发生结构域中往往是短暂的，这引出了一个问题：空间信息如何得以保留，以及它在多大程度上严格限制神经元命运。在此，我们表明，果蝇视叶髓质中的单基因座染色质记忆，使空间身份既能被忠实执行，又能被灵活绕过。髓质前体细胞被划分为三个空间结构域，分别以 Vsx1、Optix 和 Bifid 标记。结构域分辨的单细胞 multiome 分析显示，来自不同神经上皮结构域的后代在转录组和染色质可及性方面几乎无法区分，尽管仅在单一空间因子基因座——Vsx1/2 或 Bifid——处保留了持续的、结构域特异性的可及性。这些相同因子在神经上皮细胞转变为神经干细胞时消失，但会在有丝分裂后神经元中重新表达，以执行结构域特异性的命运。由于这种记忆标记极为局限，某些神经元类别可以跳过结构域特异性的重新表达程序，回归共同的基态，从而不论空间来源如何，都采取等效的命运。其他神经元则通过一种独立于其结构域来源的程序表达 Vsx1/2，从而到达同一忽略结构域的状态。PRC2 介导的沉默将 Vsx1 的重新表达限制在其自身的主场域，而新生神经元中的时间身份和 Notch 信号则决定哪些神经元参与或绕过该空间程序。因此，单基因座染色质记忆在不使其成为每一种神经元命运之必需决定因素的前提下，保留了空间信息。

空间模式通过将祖细胞划分为具有不同分子特征的区室，从而产生神经元多样性。然而，这些模式化线索在神经发生区中往往是短暂的，这引出了空间信息如何得以保留，以及其对神经元命运的约束究竟有多严格的问题。这里我们表明，果蝇视叶髓层中的单基因座染色质记忆使空间身份既能被忠实执行，又能被灵活绕过。髓层祖细胞被划分为三个空间区室，分别以 Vsx1、Optix 和 Bifid 为标志。按区室解析的单细胞多组学分析显示，来自不同神经上皮区室的后代在转录组和染色质可及性方面几乎难以区分，尽管只有在单一空间因子基因座——即 Vsx1/2 或 Bifid——处保留了持续性的、区室特异性的可及性。这些相同因子在神经上皮细胞转化为神经干细胞时消失，但在有丝分裂后神经元中重新表达，以执行区室特异性的命运。由于这种分子记忆仅局限于单一基因座，特定类别的神经元可以跳过区室特异性的再表达程序，退回到共同的基础状态，从而不论其空间来源如何都获得等价的命运。另一些神经元则通过一条独立于其区室来源的程序表达 Vsx1/2，从而达到相同的、忽略空间信息的状态。由 PRC2 介导的沉默将 Vsx1 的再表达限制在其本域内，而新生神经元中的时间身份和 Notch 信号决定哪些神经元参与或绕过这一空间程序。因此，单基因座染色质记忆在保留空间信息的同时，并未使其成为每一种神经元命运的必然决定因素。

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🏷️ 染色质记忆 空间命运指定 果蝇视叶髓质 单基因位点 PRC2介导沉默 单细胞multiome