Секвеніраванне аднаклеткавага транскрыптома паказвае траекторыі радаводу вусцейкаў і лісця Arabidopsis
Аднаклеткавае секвенирование (секвенирование адной клеткі) цяпер стала адной з самых папулярных тэхналогій. Секвеніраванне аднаклетачнай РНК (scRNA-Seq) мае вялікае значэнне для назірання за асобнымі клеткамі ў некалькіх вымярэннях, выяўлення клетачнай гетэрагеннасці і функцый і вывучэння эвалюцыйных шляхоў клеткавых ліній падчас развіцця.
У апошнія гады ў галіне навукі аб раслінах кітайскія навукоўцы дасягнулі важных поспехаў у галіне scRNA-Seq, такія як Ван Цзявэй з Цэнтра перадавога вопыту малекулярных раслін Кітайскай акадэміі навук [1,2], Сунь Мэнсян з Уханя Універсітэт [3], Сунь Сюву з Універсітэта Хэнань [4] і іншыя даследчыя групы апублікавалі артыкулы высокага ўзроўню, звязаныя з scRNA-Seq, якія паказваюць вялікі патэнцыял гэтай новай тэхналогіі ў даследаванні раслін.
Вусцейкі - гэта малюсенькія пары, якія ўтвараюцца клеткамі эпідэрмісу лісця раслін шляхам асіметрычнага дзялення. Падчас гэтага працэсу ствараюцца два тыпы клетак, клеткі тратуара і клеткі аховы [5]. Ахоўныя клеткі ўдзельнічаюць у рэгуляцыі транспірацыі раслін. і газаабмен з навакольным асяроддзем [6]. Тым не менш, малекулярныя механізмы, якія ляжаць у аснове функцыянальнай гнуткасці клетак падчас развіцця вусцейкавай лініі, і тое, як вызначаецца лёс клетак у лісці, у цяперашні час невядомыя.
Нядаўна даследчая група прафесара Дамініка К. Бергмана са Стэнфардскага ўніверсітэта апублікавала даследчую працу пад назвай Single-cell resolution of lineage траекторый у Arabidopsis stomatal lineage and development leaf in Developmental Cell, выкарыстоўваючы тэхналогію scRNA-Seq у спалучэнні з малекулярнай генетыкай і іншымі метадамі. Была распрацавана дынамічная мадэль дыферэнцыяцыі розных тыпаў клетак у тканінах лісця Arabidopsis.
Улічваючы, што раней апублікаваныя дадзеныя scRNA-seq лісця ў асноўным датычацца клетак мезафілу, даследчыкі выкарысталі прамотар ATML1 (МЕРЫСТЭМНЫ ПЛАСТ 1) пласта мерыстэмы Arabidopsis для кіравання генам-рэпарцёрам у спалучэнні з актываваным флуарэсцэнцыяй сартаваннем клетак (FACS) і мікрафлюідыкай платформа 10X Genomics для атрымання больш поўнага і збалансаванага тыпу клетак у лісці для наступнага аналізу.
Акрамя таго, выкарыстоўваючы гены, якія спецыфічна экспрэсіруюцца ў розных тыпах клетак, мы вызначылі кластары сасудзістых, мезафілальных і эпідэрмальных клетак і праз параўнальны аналіз ідэнтычнасці клетак і траекторый выявілі спецыфічныя генетычныя праграмы гэтых тыпаў клетак і адлегласць/блізкасць ліста. Палярныя характарыстыкі восевай плоскасці. Для далейшага вывучэння патэрнаў дыферэнцыяцыі ліній вусцейкавых клетак даследчыкі выкарысталі прамотар гена развіцця вусцейкаў TMM (TOO MANY MOUTHS) для кіравання генам-рэпарцёрам і атрымалі набор даных scRNA-seq, спецыфічны для вусцейкаў, у клетках эпідэрмісу.
Аналізуючы 13,000 XNUMX клетак вусцейкавай лініі, даследчыкі вызначылі траекторыі дыферэнцыяцыі, якія мелі тэндэнцыю альбо да вусцейкавых лёсаў, альбо да лёсаў, якія раней характарызаваліся толькі марфалогіяй клетак. Псеўдачасовыя траекторыі паказваюць, што дыферэнцыяцыя вусцейкаў дасягаецца не адным шляхам, а некалькімі шляхамі.
Аўтары мяркуюць, што выбар канкрэтных лёсаў клетак можа быць выкліканы хуткімі, мясцовымі ці нават выпадковымі падзеямі, а не колькасным і якасным працэсам. Акрамя таго, даследаванне таксама паказала, што фактар транскрыпцыі SPEECHLESS (SPCH), які рэгулюе развіццё клеткі на ранняй стадыі, таксама гуляе ролю на позняй стадыі, і ён супрацоўнічае з іншымі фактарамі транскрыпцыі, такімі як MUTE і FAMA, каб кіраваць лёсам клетак. і спрыяюць дыферэнцыяцыі ахоўных клетак.
Прафесар Бергман атрымаў ступень доктара філасофіі. У 2000 г. атрымаў ступень магістра малекулярнай біялогіі з Універсітэта Каларада, а затым паступіў у Інстытут навукі Карнегі ў ЗША для дактарантуры.
У цяперашні час прафесар Бергманн працуе ў Школе біялогіі Стэнфардскага ўніверсітэта, ЗША, і ў асноўным займаецца працай, звязанай з асіметрычным дзяленнем клетак пры развіцці вусцейкаў. Arabidopsis THALIANA.
літаратуры: 1. Zhang TQ, Xu ZG, Shang GD і інш. Секвеніраванне аднаклетачнай РНК вызначае ландшафт развіцця кораня арабідопсісу [J]. Малекулярны завод, 2019, 12(5).2. Zhang TQ, Chen Y, Wang J W. Аналіз адной клеткі вегетатыўнай верхавіны ўцёкаў Arabidopsis [J]. Ячэйка развіцця, 2021.3. Чжоу Х, Лю З, Шэнь К і інш. Аналіз транскрыптама клетачнай лініі для інтэрпрэтацыі спецыфікацыі клеткавага лёсу праэмбрыёнаў [J]. Nature Communications, 2020, 11 (1): 1366.4. Лю З, Чжоу І, Го Дж і інш. Глабальныя дынамічныя малекулярныя профілі развіцця клетак вусцейкавай лініі шляхам секвеніравання РНК адной клеткі [J]. Малекулярны завод, 2020.5. Лі Л.Р., Венгіер Д.Л., Бергманн Д.С. Спецыфічны для клетак транскрыптом і дынаміка мадыфікацыі гістонаў падчас клеткавага перапраграмавання ў лініі вусцейкаў Arabidopsis [J]. Працы Нацыянальнай акадэміі навук, 2019, 116(43):201911400.6. Am. H, Fi. W. Роля вусцейкаў у адчуванні і стымуляванні змяненняў навакольнага асяроддзя [J]. Прырода, 2003, 424 (6951): 901-908.
