Nature大规模单细胞测序分析:超过25万个细胞中数千个基因

【字体: 时间:2018年10月26日 来源:生物通

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  这项研究揭示了基因活性如何影响不同物种的免疫力,绘制了抗病毒和抗菌免疫力的演变图表。

  

生物通报道:来自Sanger研究所,EMBL欧洲生物信息学研究所完成了一项大规模单细胞基因组测序研究:通过对六种哺乳动物物种中超过25万个细胞的基因进行测序,描绘了免疫反应中的基因如何在细胞和物种之间产生不同的活性。

这一研究成果公布在10月24日的Nature杂志上,这项研究以前所未有的细节展示了细胞在病原体入侵的初始反应中激活的基因,即先天免疫应答过程。研究人员通过单细胞基因组学测序分析了超过25万个细胞中数千个基因的活性,揭示了抗病毒和抗菌免疫的进化历程。

之前的研究表明,先天免疫反应中的许多基因在脊椎动物中迅速进化。这被认为是由细菌和病毒等病原体的侵袭压力造成的,这些变化包括产生细胞因子和趋化因子的基因,这些基因以多种方式起作用,其中一些是引起身体反应的炎症分子,还有一些能限制病原体繁殖,以及诱导细胞死亡。这代表了一种成功的宿主策略,可以抵消快速发展的病原体。

研究小组发现,这些基因在物种间快速进化,在个体组织内的不同细胞中也具有高度可变的活性。

研究表明,物种之间保守的调节免疫反应的基因,在组织内细胞间能更为一致的地被激活。这些基因可能受到更严格的限制,因为它们涉及细胞内的许多不同功能。但是,它们也是病毒的攻击靶标。同时这些受约束的基因也是Achilles' heel——因为病原体会用它们来破坏免疫系统。

文章一作,Sanger研究所的Tzachi Hagai博士说:“我们认为这种激活模式——其中一些基因受到严格控制,而另一些基因具有更多变化活动,已经发展成为一种免疫反应的微调方法。这种反应有效且平衡,基因可以进化帮助细胞控制攻击者,并且这些基因的使用可以在细胞之间变化,因此周围组织不会受到太大的影响。

Sanger研究所细胞遗传学负责人Sarah Teichmann博士说:“单细胞分辨率下DNA测序的强大功能意味着现在可以进行这项研究。人体内估计有37万亿个细胞,具有相同的遗传密码。但是个体细胞表现不同,它们以不同的方式使用遗传密码。通过研究个体细胞,我们可以理解这些生命的基本构件以及它们如何协同工作,比如它们如何抵抗病原体”。

原文标题:

Gene expression variability across cells and species shapes innate immunity

http://www.nature.com/articles/s41586-018-0657-2

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