細胞中的遺傳訊息儲存在 DNA 中，一般情況下 DNA 會與組蛋白（histone）纏繞形成結構穩定的染色質，在要執行轉錄功能時，組蛋白則會鬆解開染色質複合物，讓 DNA 能夠成為基因表現的模板。
組蛋白也參與轉譯後修飾（post-translational modifications, PTMs）作用，也就是解開 DNA 後，再不改變 DNA 序列的前提下，吸引特定蛋白、催化 DNA 能轉錄出對應 RNA；例如人體中所有細胞帶有同樣 DNA，但心肌細胞、皮膚細胞的功能完全不同，就關係到基因調控機制。
近期由荷蘭 Hubrecht Institute 團隊提出一項新的單細胞定序工具，能同時觀察 DNA 包裹形成結構與基因活性關係，更深入解答組蛋白如何調控轉譯後修飾作用。研究結果發佈於《Molecular Cell》。
第一個完整人體基因組終於破解！（基因線上國際版）單細胞定序揭開細胞間基因結構差異
單細胞定序技術可以針對單個細胞基因組、轉錄組等遺傳物質，進行高通量定序分析，由於具有可以反應不同細胞在基因結構、分子調控等方面的異質性，現在已被大量應用於疾病分析。不過在表觀遺傳領域，單細胞定序對於追蹤特定分子標記仍沒有發揮太大作用。
EpiDamID 可辨識轉譯後修飾的組蛋白位置
研究團隊提出單細胞定序技術 EpiDamID，其技術基礎 DamID（DNA adenine methyltransferase identification）為一套可辨識 DNA 上腺嘌呤位點的工具組；腺嘌呤則是容易發生甲基化修飾的分子標記。為了進一步辨識單一細胞中轉錄後修飾位置，他們將既有 DamID 功能延伸，改良為可辨識執行轉譯後修飾的組蛋白的定序工具 EpiDamID，能夠觀察單一細胞 DNA 立體結構差異，以及與基因組轉錄的關聯性。
該研究團隊已經成功將 EpiDamID 應用於活體定序，例如老鼠胚胎細胞中的 H3K27me3 組蛋白位點甲基化修飾相關機制。另外團隊也分析了斑馬魚早期胚胎發育，值得注意的是，他們取得斑馬魚脊索中難以取樣的特有染色質，透過少量樣本分析就定序出 H3K9me3 組蛋白修飾系統。
發育生物學有力分析工具
轉譯後修飾因為關係到細胞早期的分化調控，在發育生物學扮演極大作用。又因為胚胎的細胞組成量有限，因此過去難以進行取樣分析。 EpiDamID 能以少量細胞為定序單位，並結合上辨識組蛋白的修飾位點功能，不但從 DNA 結構上得知與基因表現的關聯，也讓單細胞定序的優勢成功應用於早期胚胎細胞研究。
延伸閱讀：結合 AI 人工智慧與 CRISPR 基因編輯技術，調控表觀遺傳學的基因表現！參考資料：
1. Molecular Cell, 2022; https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1097276522002180?via%3Dihub
2. https://www.hubrecht.eu/learning-from-the-single-cell/
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