- 3 次围观
复制时序（RT）是基因组调控的一个基本特征，与染色质状态和三维（3D）核内组织密切相关。然而，群体水平上可重复的时序程序如何从单个细胞中随机的复制决策中产生，仍不清楚，因为这需要在同一细胞中联合测量RT和3D基因组组织。在此，我们提出RepTile，这是首个系统性框架，可直接从多重FISH和染色体示踪实验中推断等位基因分辨率的单细胞复制状态。通过从斑点计数分布中提取复制信息，并校正基因组和空间检测偏倚，RepTile能够推断细胞周期进程、位点特异性的复制时序、细胞间复制时序异质性，以及处于其天然三维核内背景中的单个等位基因分辨位点拷贝的复制状态。 利用RepTile研究小鼠胚胎干细胞时，我们发现，在群体水平基因组实验中观察到的复制时序与核内亚区位置之间的关联，掩盖了本质上不同的位点特异性行为。我们发现了两类染色质区域：“位置敏感型”和“位置不敏感型”。位置敏感型区域会根据其核内亚区位置的不同而在不同时间发生复制，且通常在位于其经典定位时最早起始复制。值得注意的是，即使这种经典定位是抑制性的，例如核膜附近，这一点仍然成立。另一方面，位置不敏感位点无论处于何种核内亚区位置，都会在其特征性的时间发生复制。这两类区域对应于不同的调控机制，这种差异在复制起始区（IZ）尤其显著：位置敏感型IZ富集于在不同细胞类型中持续保持早复制或晚复制的结构域，而位置不敏感型IZ则富集于在发育过程中发生RT切换的结构域，并且含有早复制控制元件（ERCEs），这是一类已知可调控IZ起始时序的顺式调控元件。总之，这些结果挑战了“核内亚区位置广泛决定复制时序”的观点，表明位置依赖性特异存在于组成型结构域中，而发育调控结构域则携带内在的顺式作用程序，使其复制时序与核内亚区位置相脱耦。
复制时序（replication timing, RT）是基因组调控的一个基本特征，与染色质状态和三维（3D）核内组织紧密相关。然而，群体水平上可重复的时序程序如何从单个细胞中随机的复制决策中涌现出来，仍不清楚，因为这需要在同一个细胞中联合测量RT和3D基因组组织。
在此，我们提出了RepTile，这是首个能够直接从多重FISH和染色体示踪实验中推断等位基因分辨率单细胞复制状态的系统性框架。通过从斑点计数分布中提取复制信息，并校正基因组和空间检测偏倚，RepTile能够推断细胞周期进程、位点特异性的复制时序、细胞间复制时序异质性，以及处于其天然三维核内背景中的单个等位基因分辨率位点拷贝的复制状态。
利用RepTile研究小鼠胚胎干细胞，我们发现，在群体水平基因组实验中观察到的复制时序与核内亚区位置之间的关联，掩盖了位点特异性的根本不同行为。我们发现了两类染色质区域：“位置敏感型”和“位置不敏感型”。位置敏感型区域会根据其核内亚区位置在不同时间发生复制，通常当其定位于其经典位置时最早起始复制。引人注目的是，即使该经典位置是抑制性的，例如核膜，这一点仍然成立。另一方面，位置不敏感型位点无论处于何种核内亚区位置，都会在其特征性时间发生复制。
这两类区域对应于不同的调控机制，这种差异在复制起始区（replication initiation zones, IZ）尤其显著：位置敏感型IZ富集于在不同细胞类型中持续表现为早复制或晚复制的结构域，而位置不敏感型IZ则富集于在发育过程中发生RT切换的结构域，并包含早期复制控制元件（early replication control elements, ERCEs），这是一类已知可调控IZ起始时机的顺式调控元件。
总之，这些结果挑战了“核内亚区位置广泛决定复制时序”的观点，表明位置依赖性仅特异于组成型结构域，而发育调控结构域则携带内在的顺式作用程序，使其复制与核内亚区位置发生解耦。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.12.744402v1?rss=1
🏷️ 复制时序 单细胞成像 核内亚区定位 复制起始区 小鼠胚胎干细胞 三维基因组