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单细胞测序+组织测序:全新的LncRNA表达谱

发布于:2017-02-17 14:20:24 点击量:761

人类大脑被誉为是“进化的最高杰作”,而新皮层(neocortex)被认为是人类高智能的源泉。加州大学研究团队在人类新皮层的发育过程中,对长非编码RNA(lncRNA)进行了单细胞分析。他们在2016年4月14日的Genome Biology杂志上发表文章指出,lncRNA在新皮层特定细胞中起到了重要的作用。该杂志还同时刊发了华裔牛人Howard Y. Chang为这项研究成果撰写的点评。

长非编码RNA(lncRNA)是一些长度超过二百个核苷酸的RNA分子,来自于基因组的非编码区域。虽然lncRNA没有编码任何蛋白质,但它们在不同组织和发育阶段的表达依然具有特异性,这说明lncRNA具有重要的生物学意义。多项研究都已经发现大脑中lncRNA的表达存在分区特异性,整体上明显低于mRNA表达水平。然而,lncRNA在脑内细胞水平上的表达谱是否与组织水平的表达相似,这还未曾被报导过。


图注:组织测序揭示皮层发育过程中lncRNA的表达谱

 

研究人员收集不同发育阶段的人类新皮层样本,通过lncRNA测序研究其中的lncRNA。与此同时,他们选取了不同发育阶段的脑皮层细胞,进行了约数百个皮层细胞的单细胞转录组测序。研究显示,与大部分研究结果相似,lncRNA在组织中的总体水平比较低。但单细胞测序结果显示,在某些细胞中lncRNA高丰度表达。这说明lncRNA在特定新皮层细胞中承担了重要的功能。


图注:单细胞测序结果显示不同脑皮层细胞中lncRNA的表达谱

 

利用相应的生物信息学手段,研究人员将转录组测序和单细胞测序结果关联分析,发现虽然lncRNA在不同的细胞中表达存在特异性,但将相关的单细胞测序结果结合在一起,能够得到与组织测序类似的结果,即单细胞水平高表达而整体水平低表达。进一步分析显示,这些lncRNA的表达呈现细胞特异性。在由不同亚细胞群组成的组织中,相比mRNA,lncRNA的表达水平更加离散分布,暗示着lncRNA在脑发育时期可能发挥重要的作用。

图注:生物信息学分析表明细胞特异性lncRNA在组织水平上低表达

 

最后,研究人员对这类lncRNA进行初步的功能研究。以lncRNA LOC646329为例,它在新皮层中含量较少,但在放射状胶质细胞含量丰富。研究人员通过CRISPRi敲低LOC646329,发现这种lncRNA调控了细胞增殖。这项研究为人们展示了lncRNA在新皮层细胞中的特异性表达,可以据此对神经细胞分型,有助于进一步了解lncRNA的生物学功能。


图注:CRISPRI敲除放射状胶质细胞中富集的lncRNA LOC646329会抑制细胞增殖

 

原文:Siyuan John LiuTomasz J. NowakowskiAlex A. Pollenet al. Single-cell analysis of long non-coding RNAs in the developing human neocortex. Genome Biology. 2016, 17-67 

来源:生物通

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