基于DNBelab C4的mtscATAC-seq发布
我们最近在 Aging Cell 上发表的论文描述了我们最近开发的单细胞线粒体测序方法。在这里，我们提供了本文的主要信息以及方法。
线粒体在各种生物过程中发挥着至关重要的作用，其功能障碍通常与衰老和与年龄相关的疾病有关。然而，由于方法和资源有限，在单细胞水平上研究线粒体异质性一直具有挑战性。我们的实验室最近在这一领域取得了重大进展，开发了一种新型单细胞线粒体测序方法 C4_mtscATAC-seq，该方法使我们能够同时研究线粒体 DNA (mtDNA) 突变和染色质可及性。
研究背景
线粒体是参与能量产生、新陈代谢和细胞信号传导的重要细胞器。在衰老过程中，线粒体功能下降，导致氧化磷酸化活性下降、线粒体DNA突变积累、活性氧产生增加。了解单细胞水平上线粒体变化的动态可以为衰老过程和潜在治疗靶点提供有价值的见解。
方法论
我们的实验室优化了 DNBelab C4 单细胞 ATAC 测序工作流程，开发了 C4_mtscATAC-seq 协议。该方法能够同时捕获单个细胞中的线粒体内容和开放染色质状态。我们使用 HEK-293T 细胞系验证了我们的方案，然后将其应用于研究年轻（2 个月大）和老年（23 个月大）小鼠的两种小鼠组织：脾脏和骨髓。
主要发现
年轻组织中线粒体DNA含量较高：我们发现，与衰老组织相比，年轻组织具有较高的线粒体DNA含量，这与年轻组织中与线粒体复制和转录相关的核基因的较高活性得分一致。 低频 mtDNA 突变：我们的研究在年轻脾脏、老年脾脏和骨髓中分别发现了总共 22、15 和 21 个 mtDNA 突变。大多数突变的变异等位基因频率 (VAF) 低于 1%。 与年龄相关的 mtDNA 突变增加：与年轻组织相比，衰老组织表现出更高数量的 mtDNA 突变，且 VAF 更高。我们确定了三种 mtDNA 变异（m.9821A>T、m.15219T>C 和 m.15984C>T），它们在衰老的脾脏和骨髓中具有最高的 VAF。 差异染色质可及性：通过比较具有和不具有这些 mtDNA 变异的细胞，我们分析了差异开放染色质状态，以确定与这些变异相关的潜在基因，包括 KLF15 和 NRF1 等转录因子。
影响和未来的工作
我们的研究提供了另一种单细胞线粒体测序方法，并提供了对与年龄相关的线粒体变异的见解。研究结果表明，线粒体功能障碍和 mtDNA 突变可能在衰老过程中发挥重要作用。未来的工作将集中于进一步探索这些变异背后的分子机制及其对细胞功能的影响。
结论
C4_mtscATAC-seq 的开发代表了线粒体基因组学领域的重大进步。我们的实验室致力于继续该领域的研究，以加深我们对衰老和其他生物过程中线粒体动力学的理解。我们相信，我们的发现将有助于制定减轻与年龄相关的疾病和促进健康老龄化的新策略。