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轉錄組Plus | 2020年9月研究進展(二):阿爾茨海默癥、結直腸癌、精索靜脈曲張、納米聚苯乙烯毒性和香蕉果實成熟等

發稿時間:2020-10-12來源:天昊生物

題目:Multi-omic comparison of Alzheimer's variants in human ESC-derived microglia reveals convergence at APOE

人類胚胎干細胞衍生的小膠質細胞中阿爾茨海默癥變異體的多組比較揭示了在APOE的趨同性

發表期刊:J Exp Med.  發表時間:2020-9-27  影響因子:11.743

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與散發性阿爾茨海默病(AD)相關的許多基因的變異顯示出在小膠質細胞中的大量表達,但是這些基因之間的關系仍然很難捉摸。本研究建立了在CD33、INPP5D、SORL1TREM2基因座中含有AD變體的同源人類胚胎干細胞衍生的小膠質細胞樣細胞系(hMGLs),并獲得了一個包含ATAC-seq、ChIP-seq、RNA-seq和蛋白質組學的綜合性圖譜數據集。在AD突變體SORL1TREM2 hMGLs中觀察到AD樣表達特征,而表觀遺傳學和表達數據集的綜合多組學分析表明APOE作為會聚性致病節點的上調。本研究還觀察到SORL1TREM2之間的交叉調節關系,其中SORL1R744X hMGLs誘導TREM2表達以增強APOE表達。AD相關的SORL1TREM2突變也以APOE依賴的方式在體外損害了hMGL Aβ的攝取,并減弱了小鼠AD異種腦移植中的攝取/清除。利用這一人類小膠質細胞的建模和分析平臺,研究者為AD基因的上位性相互作用提供了新的見解,并證明了小膠質細胞AD基因在APOE位點的趨同性。





題目:Differential gene expression of tumor-infiltrating CD8+ T cells in advanced versus early-stage colorectal cancer and identification of a gene signature of poor prognosis

腫瘤浸潤性CD8+ T細胞在晚期和早期結直腸癌中的差異基因表達及預后不良基因特征的鑒定

發表期刊:J Immunother Cancer  發表時間:2020-9-8  影響因子:9.913

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背景:細胞毒性CD8+ T細胞介導的反應是獲得性免疫最重要的一環,它決定了宿主免疫反應根除腫瘤細胞的能力。由于腫瘤的內在和/或外在因素,CD8+腫瘤浸潤淋巴細胞(TILs)的密度和功能可能受到損害,導致不良預后和存活。

方法:采用RNA-Seq技術,將結直腸癌治療晚期(III期和IV與早期(I期和II)的共18名患者分選的CD3+CD8+ TILs的轉錄組進行比較。鑒定出一種被稱為“預后不良CD8基因圖譜(ppCD8sig)”的信號,并在TCGA數據庫中進行了分析。計算ppCD8sig的評分,并將其分為高、中、低三類,使用多變量分析和Cox比例風險模型評估其預后意義。通過流式細胞儀和免疫染色對ppCD8sig評分高和低的患者腫瘤中CD3+CD8+ T細胞浸潤的密度進行評估。

結果:晚期患者CD8+ TILs中表觀遺傳調控和缺氧反應相關基因上調,而T細胞活化、細胞增殖和細胞周期相關基因下調。ppCD8sig評分高的患者具有較差的疾病特異性生存率(DSS)和較短的無進展間期(PFI)。此外,ppCD8sig評分高的患者更有可能出現晚期和初次治療后的殘留疾病。與ppCD8sig評分較低的患者相比,ppCD8sig評分較高的患者CD3+CD8+ TILs水平較低,免疫核心(IS)較低。

結論:本研究的數據提供了在結直腸癌進展過程中CD8+ TILs中生物學機制和信號通路調節改變的見解,并揭示了作為獨立預后指標的基因特征。ppCD8sig評分高的患者TILs水平較低,IS較低。這些數據進一步證實了所鑒定的ppCD8sig的預后價值,并潛在地強調了其臨床相關性。



題目:Molecular characteristics of varicocele: integration of whole-exome and transcriptome sequencing

精索靜脈曲張的分子特征:全外顯子組和轉錄組測序的整合

發表期刊:Fertil Steril  發表時間:2020-9-8  影響因子:6.312

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本研究目的是探討精索靜脈曲張(VE)發病機制潛在的外顯子組和轉錄組特征。實驗患者為父親也患有VE11VE患者,加上另外151名患者和324名健康男性;實驗大鼠模型為8Sprague-Dawley雄性大鼠。干預處理是腎靜脈部分結扎大鼠建立了全轉錄組測序模型。通過RNA-seq和全外顯子測序(WES)檢測具有差異表達和/或含有潛在致病變異體的基因,然后進行基于群體的調查以定義VE的候選基因,并通過GOKEGG進行分析以識別VE相關途徑。結果用5只大鼠精索靜脈曲張模型和3只對照進行全轉錄組測序。作者通過RNA-seq識別了9,688個基因和18個途徑,并通過WES識別了160個基因,其中包含279個潛在的有害變體和16個途徑。9個基因(AAMP、KMT2D、IRS2、SPINT1、IFT122、MKI67、DCHS1、LAMA2CBL)在一個以上WES檢測的患者中有變異,其中6個基因(AAMP、SPINT1、MKI67、IFT122、LAMA2DCHS1)顯示出差異表達?;谌巳旱恼{查顯示,AAMP、SPINT1MKI67VE風險密切相關。兩種組學數據集整合結果揭示了與VE潛在相關的四個途徑。本研究首次描述了VE的外顯子組和轉錄組特征信息。兩種組學確定了新的候選基因和涉及VE發生和發展的途徑。



題目:A mouse tissue atlas of small noncoding RNA

小鼠小非編碼RNA組織圖譜

發表期刊:PNAS  發表時間:2020-9-25  影響因子:9.412

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小非編碼RNA在健康和疾病等廣泛的生物過程中起著至關重要的作用。小ncRNA表達的全面定量參考將顯著提高我們對ncRNA在塑造組織功能中作用的理解。在這里,研究者通過深度測序系統地描述了11個小鼠組織中五種ncRNA(microRNA [miRNA]、小核仁RNA [snoRNA]、小核RNA [snRNA]、小Cajal體特異性RNA[ScRNA]和轉移RNA [tRNA]片段)的水平。使用跨兩性的14個生物復制,作者發現30%的小ncRNAs以組織特異性的方式分布在全身,一些也是二態的。研究發現一些miRNA在健康組織之間進行“手臂轉換”,并且tRNA片段以基因和組織特異性的方式保留在組織中。在11個描述的組織中,研究證實大腦包含最大數量的獨特的小ncRNA轉錄物,其中一些先前被注釋,而其他的在本研究中被鑒定。此外,通過將這些發現與單細胞染色質可及性(scATAC-seq)數據相結合,能夠將已鑒定的腦特異性ncRNAs與其來源的細胞類型聯系起來。這些結果產生了迄今為止在個體鼠組織中特異性和普遍存在的小RNA的最全面的特征,期望這些數據將成為進一步鑒定參與健康組織功能和疾病功能障礙的非ncRNA的資源。




題目:Comprehensive phenotyping and multi-omic profiling in the toxicityassessment of nanopolystyrene with different surface properties

不同表面特性納米聚苯乙烯毒性評價中的表型和多組學分析

發表期刊:J Hazard Mater.  發表時間:2020-9-27  影響因子:9.038

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人們越來越關注陸地納米塑料污染物的毒性效應。然而,一個基于表型和組學的用于對土壤生物具有不同表面特性的納米塑料進行毒性評估策略仍有待建立。在這里,作者進行了表型和轉錄組加代謝組的分析,用1 μg/mL10 μg/mL的納米聚苯乙烯(PS)暴露24小時檢測對秀麗隱桿線蟲的分子影響。結果發現PS極大地影響了線蟲的繁殖和運動,并增加了線蟲的氧化應激,而不管它們的表面性質如何。然而,每種類型的PS對線蟲的代謝組和脂類代謝的影響是不同的。不帶電的PS (PS-N)引發顯著的代謝紊亂,而PS-NH2PS-COOH的代謝影響是微小的。PS-N處理后轉錄組的失調與代謝途徑密切相關。此外,觀察到與自噬和壽命相關的幾個基因的表達發生了改變??偟膩碚f,本研究證明了基于表型和多組學的分析建立了一個實用的框架,使我們能夠更深入地了解線蟲PS的不適應后果,它可用于評估陸地生態系統中的其他環境污染物。



題目:Deciphering Transcriptional Regulators of Banana Fruit Ripening by Regulatory Network Analysis

用調控網絡分析解讀香蕉果實成熟的轉錄調控因子

發表期刊:Plant Biotechnol J.  發表時間:2020-9-13  影響因子:8.154

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水果成熟是水果生產和銷售的關鍵階段。以往的研究表明,果實成熟是一個高度協調的過程,主要受轉錄水平的調節,其中轉錄因子起著至關重要的作用。因此,鑒定調控果實成熟的關鍵轉錄因子及其相關調控網絡有望有助于更好地理解果實成熟。在這項研究中進行了時間基因表達分析,以研究香蕉果實成熟,目的是識別果實成熟背后的基因調控網絡的全球架構。實驗分析了八個時間點,包括表型的動態變化、相關的生理學和已知成熟標記基因的水平。結合加權基因共表達網絡(WGCNA)和cis-Motif富集分析的結果以及后續功能實驗,構建了香蕉果實成熟的調控網絡,從中鑒定出25個轉錄因子作為主要候選因子,通過調控不同的成熟相關途徑來調控成熟過程。本研究首次提出了香蕉果實成熟相關基因調控網絡的全景觀點,這可能為有針對性地控制果實成熟以獲得更高的香蕉產量和減少損失的香蕉商業化提供基礎。



題目:RNA-Seq profiling reveals the plant hormones and molecular mechanisms stimulating the early ripening in appleRNA-Seq

圖譜揭示了促進蘋果早熟的植物激素和分子機制

發表期刊:Genomics  發表時間:2020-9-20  影響因子:6.205

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水果的發育和成熟是人類和動物飲食的重要組成部分。從商業角度來看,果實成熟也是植物貨架期的重要經濟性狀。本研究以兩個蘋果品種—Hanfu野生型 (HC)Hanfu突變體(HM)為材料,進行了RNA-Seq,以探索果實成熟的相關基因。本研究檢測到2642個基因在HCHM蘋果品種中有差異表達。GO分析揭示了569個類別,在生物過程、細胞成分和分子功能方面顯著豐富。KEGG分析揭示了植物激素轉導和類黃酮-花青素生物合成途徑,可能參與果實成熟和花青素生物合成機制。檢測到13個和26DEGs的聚類,分別代表植物激素和轉錄因子,它們對HM基因型的早熟可能是重要的。這項轉錄組研究將有助于研究人員從功能上表征早熟的基因。



題目:Tracing key genes associated with the Pinctada margaritifera albino phenotype from juvenile to cultured pearl harvest stages using multiple whole transcriptome sequencing

利用多階段全轉錄組測序追蹤從幼年到養殖珍珠收獲階段與珠母貝白化表型相關的關鍵基因

發表期刊:BMC Genomics  發表時間:2020-9-25  影響因子:3.594

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白化突變常見于動物界,包括雙殼類動物。在黑唇珠母貝中,白化標本的特征是完全或部分沒有著色,導致典型的白殼表型表達。珍珠層顏色與養殖珍珠顏色之間的關系在珍珠層中具有很大的經濟價值,珍珠產業就是建立在珍珠層上的。因此,白化表型提供了一個有用的方法來檢查色素沉著的分子機制。本研究在珠母貝整個培養周期的三個階段,利用全轉錄組RNA測序進行分析,結果顯示白化型和黑色野生型表型分別有1606、798187個差異表達基因。這些基因被發現涉及五個主要的分子途徑,與已知的色素沉著途徑密切相關:黑素生成、鈣信號途徑、Notch信號途徑、色素運輸和生物礦化。此外,選擇了顯著的與表型相關的SNPs(N = 159),包括兩個位于Pif生物礦化基因中的SNPs,該基因編碼珍珠層的形成。有趣的是,在幼年(N = 1366)和成年外套膜組織(N = 313)之間檢測到顯著不同的轉錄物剪接,例如酪氨酸酶Tyr-1基因,其在外套膜中顯示更復雜的調節,以及編碼Notch1的基因,其在白化幼期中上調。這種多階段的RNA-seq方法提供了與珠母貝白化表型相關的基因的新認識,突出了:1)新的分子途徑,如色素沉著中的Notch信號途徑,2)與感興趣的生物礦化基因(Pif)相關的SNP標記,用于標記輔助選擇和防止近親繁殖,以及3)與酪氨酸酶相關的黑色素生物合成的基因剪接。




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