Секвенционирањето на едноклеточниот транскриптом ги открива лозалните траектории на Arabidopsis stoma и лисјата
Секвенционирањето со една ќелија (секвенционирање на една ќелија) сега стана една од најжешките технологии. Секвенционирањето на РНК со една клетка (scRNA-Seq) е од големо значење за набљудување на единечни клетки во повеќе димензии, откривање на клеточната хетерогеност и функција и проучување на еволутивните патеки на клеточните лози за време на развојот.
Во последниве години, во областа на науката за растенијата, кинеските научници постигнаа важен напредок во scRNA-Seq, како што е Ванг Џиавеи од Центарот за извонредност за молекуларни растенија на Кинеската академија на науките [1,2], Сун Менгксианг од Вухан Универзитетот [3] и Сун Ксуву од Универзитетот Хенан [4] и други истражувачки групи Сите објавија статии на високо ниво поврзани со scRNA-Seq, што го покажува големиот потенцијал на оваа технологија во развој во истражувањето на растенијата.
Стомите се ситни пори произведени од епидермалните клетки од растителниот лист преку асиметрична поделба. Во текот на овој процес се создаваат два типа ќелии, ќелии на тротоарите и заштитни ќелии [5]. Чуварите ќелии се вклучени во регулирањето на транспирацијата на растенијата. и размена на гасови со околината [6]. Сепак, молекуларните механизми кои се во основата на клеточната функционална флексибилност за време на развојот на стомачната лоза и како се одредуваат судбините на клетките во лисјата во моментов се непознати.
Неодамна, истражувачката група на професорот Доминик К. Бергман од Универзитетот Стенфорд објави истражувачки труд со наслов Едноклеточна резолуција на лозанските траектории во стоматалната лоза на Arabidopsis и развојниот лист во развојната клетка, користејќи scRNA-Seq технологија во комбинација со молекуларна генетика и други методи. Решен е динамичен модел на диференцијација на различни типови клетки во лисното ткиво на Arabidopsis.
Со оглед на тоа што претходно објавените податоци scRNA-seq од листот се главно мезофилни клетки, истражувачите го користеа промотерот ATML1 на меристемскиот слој на Arabidopsis (MERISTEM LAYER 1) за да го поттикнат генот известувач, во комбинација со сортирање на клетки активирани со флуоресценција (FACS) и микрофлуидиката на платформата 10X Genomics за да се добие посеопфатен и побалансиран тип на клетки во листовите за последователна анализа.
Понатаму, користејќи гени специјално изразени во различни типови на клетки, дефиниравме кластери од васкуларни, мезофили и епидермални клетки и преку компаративна анализа на идентитетот и траекторијата на клетките, ги откривме специфичните генетски програми на овие типови на клетки и растојанието/блискоста на листовите. Поларни карактеристики на аксијалната рамнина. За понатамошно истражување на моделите на диференцијација на стомачните клеточни лози, истражувачите го користеа промотерот на генот за развој на стомаци ТММ (ПРЕМНОГУ УСТИ) за да се поттикне известувачкиот ген и добија специфична стомачна лоза scRNA-seq база на податоци во епидермалните клетки.
Со анализа на 13,000 клетки од стомачната лоза, истражувачите идентификуваа траектории на диференцијација кои се стремат кон стомачни судбини или судбини кои претходно се карактеризираа само со клеточна морфологија. Псевдовременските траектории покажуваат дека стоматалната диференцијација се постигнува не по една патека, туку со повеќе патишта.
Авторите шпекулираат дека изборот на специфични клеточни судбини може да биде предизвикан од брзи, локални или дури и случајни настани, наместо квантитативен до квалитативен процес. Покрај тоа, студијата исто така покажа дека факторот на транскрипција SPEECHLESS (SPCH), кој го регулира развојот на клетките во раната фаза, исто така игра улога во доцната фаза и соработува со други фактори на транскрипција како MUTE и FAMA за да ја поттикне судбината на клетките. и промовира диференцијација на заштитните ќелии.
Професорот Бергман го доби својот докторат. по молекуларна биологија на Универзитетот во Колорадо во 2000 година, а потоа влезе во Институтот за наука Карнеги во САД за постдокторски истражувања.
Во моментов, професорот Бергман работи на Факултетот за биологија на Универзитетот Стенфорд, САД, и главно се занимава со работата поврзана со асиметричната клеточна делба во стоматалниот развој на Arabidopsis thaliana.
референци: 1. Џанг ТК, Ксу ЗГ, Шанг ГД и др. Секвенционирање на РНК со една клетка го профилира развојниот пејзаж на коренот на Arabidopsis[J]. Molecular Plant, 2019, 12 (5).2. Zhang TQ, Chen Y, Wang J W. Едноклеточна анализа на врвот на вегетативното пукање Arabidopsis[J]. Развојна клетка, 2021.3. Џоу X, Лиу З, Шен К и сор. Анализа на транскриптом специфична за клеточната лоза за толкување на спецификацијата на судбината на клетките на проембрионите [J]. Nature Communications, 2020, 11 (1): 1366.4. Лиу З, Џоу И, Гуо Ј и сор. Глобални динамички молекуларни профили на развој на клетки од стомачна лоза со едноклеточно секвенционирање на РНК[J]. Molecular Plant, 2020.5. Lee LR, Wengier DL, Bergmann D C. Специфичен транскриптом за клеточен тип и динамика на модификација на хистон за време на клеточното репрограмирање во стомачната лоза на Arabidopsis [J]. Зборник на трудови на Националната академија на науките, 2019 година, 116(43):201911400.6. Am. H, Fi. W. Улогата на стомите во осетувањето и поттикнувањето на промените во животната средина[J]. Природа, 2003, 424 (6951): 901-908.
