Single-cell multiplex chromatin and RNA interactions in ageing human brain

染色质 老化 多路复用 核糖核酸 计算生物学 细胞生物学 人脑 生物 遗传学 DNA 神经科学 基因
作者
Xingzhao Wen,Zhifei Luo,Wenming Zhao,Riccardo Calandrelli,Tri C. Nguyen,Xueyi Wan,John Lalith Charles Richard,Sheng Zhong
出处
期刊:Nature [Springer Nature]
标识
DOI:10.1038/s41586-024-07239-w
摘要

Abstract Dynamically organized chromatin complexes often involve multiplex chromatin interactions and sometimes chromatin-associated RNA 1–3 . Chromatin complex compositions change during cellular differentiation and ageing, and are expected to be highly heterogeneous among terminally differentiated single cells 4–7 . Here we introduce the multinucleic acid interaction mapping in single cells (MUSIC) technique for concurrent profiling of multiplex chromatin interactions, gene expression and RNA–chromatin associations within individual nuclei. When applied to 14 human frontal cortex samples from older donors, MUSIC delineated diverse cortical cell types and states. We observed that nuclei exhibiting fewer short-range chromatin interactions were correlated with both an ‘older’ transcriptomic signature and Alzheimer’s disease pathology. Furthermore, the cell type exhibiting chromatin contacts between cis expression quantitative trait loci and a promoter tends to be that in which these cis expression quantitative trait loci specifically affect the expression of their target gene. In addition, female cortical cells exhibit highly heterogeneous interactions between XIST non-coding RNA and chromosome X, along with diverse spatial organizations of the X chromosomes. MUSIC presents a potent tool for exploration of chromatin architecture and transcription at cellular resolution in complex tissues.
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