Epigenome-based Cell Census and Regulatory Element Discovery in the Aging Mouse Brain

Salk Institute For Biological Studies, La Jolla CA

Investigators

Linked publications, trials & patents

Abstract

PROJECT SUMMARY  Brain  cells  exhibit  profound  molecular  and  cellular  changes  during  aging.  Epigenomic  marks  such  as  DNA  methylation are associated  with age  in  multiple human  tissues,  suggesting an  alteration  of  transcriptional  regulation during aging.  However,  age-­associated  epigenomic  signatures  have  not  been determined  with  cell-­ type  specificity  in  the  brain.  Single-­cell  epigenomic  strategies,  such  as  single-­cell  DNA  methylation  and  open  chromatin  profiling  assays,  are  powerful  strategies  for  de  novo  identification  of  cell-­type  specific  epigenome  landscapes in heterogeneous tissues. At the same time, these strategies uniquely allow the identification of cell-­ type specific regulatory elements that control gene expression patterns in complex tissues. The proposed project  will  complement  and  build  upon  current  NIH-­supported  BRAIN  Initiative  efforts  to  produce  an  epigenomic  cell  atlas  of  the  aging  mouse brain  at  the  single-­cell  level.   Single-­cell  DNA  methylome  and  chromatin accessibility  data will be generated to allow identification of cell types and cell-­type specific regulatory elements in the brains  of  middle-­aged  (9  month  old)  and  aged  (18  month  old)  mice,  and  in  brains  of  aged  mice  subject  to  caloric  restriction.  Aging-­associated  epigenomic  signatures  will  be  identified  through  comparison  to  single-­cell  epigenomic data generated from young mice generated by a BICCN U19 Center for Epigenomics of the Mouse  Brain Atlas  (CEMBA).  Through  generation of a  comprehensive epigenome-­based brain  cell  reference atlas  of  the aging mouse brain, the proposed research will provide invaluable resources for the aging-­research field.   Â