基于重组HUH核酸内切酶-凝集素标记的多路单细胞RNA测序通用成本效益样本标记方法

《Journal of Genetics and Genomics》：A universal cost-efficient sample labeling approach for multiplexed single cell RNA-seq based on recombinant HUH-endonuclease-agglutinin tagging

本文介绍了一种创新的单细胞多路复用标记技术HEATag，该方法通过融合鸭圆环病毒HUH核酸内切酶（DCV）与麦胚凝集素（WGA），实现了对单链DNA（ssDNA）的高效共价标记和细胞膜靶向。该技术突破了现有方法在成本、复杂性和跨物种适用性方面的限制，为大规模单细胞研究（如生物多样性细胞图谱计划）提供了通用、经济且可扩展的解决方案。

　　

重组HEATag蛋白实现ssDNA偶联和膜标记

为了建立双功能标记系统，我们评估了候选蛋白的DNA偶联和膜靶向能力。从可用的HUH核酸内切酶中，我们选择了鸭圆环病毒HUH核酸内切酶（DCV），因为它具有经过验证的与单链DNA（ssDNA）形成快速、序列特异性共价键的能力、体积小以及与融合伙伴的兼容性。对于膜靶向，选择麦胚凝集素（WGA）是因为其对N-乙酰葡糖胺（GlcNAc）和唾液酸的强亲和力，这些糖基化修饰在真核细胞表面普遍存在。

讨论

在本研究中，我们开发了一种基于重组HEATag蛋白的多路单细胞RNA测序（scRNA-seq）通用标记方法，该蛋白包含一个DNA自偶联结构域和一个膜结合结构域。HEATag蛋白通过其凝集素结构域在广泛的温度和盐度范围内识别细胞膜上的糖基。它可以在标准生物化学实验室中轻松纯化，并且索引化HEATag组装和样本标记的步骤简单直接。

动物

睾丸取自雄性和大鼠。所有实验程序均符合使用实验动物的伦理要求。实验计划事先获得昆明科技大学生物医学研究所动物护理和使用委员会的批准。所有涉及动物的程序均按照《实验室动物护理和使用指南》（第8版，NIH）进行。使用的A. coerulea水母、C. quinquecirrha水母和P. verrucosa珊瑚...

伦理声明

本研究中的所有动物程序均按照《实验室动物护理和使用指南》（第8版，NIH）进行。实验计划事先获得昆明科技大学生物医学研究所动物护理和使用委员会的批准（批准号：PZWHK20230066）。

作者贡献声明

张全勇：概念化、数据管理、形式分析、调查、方法论、项目管理、验证、可视化、撰写初稿、审阅编辑。李茂荣：数据管理、形式分析、验证、可视化、撰写初稿。沈略谋：数据管理、方法论。陈璐佳：调查、方法论、验证。袁志恒：调查、审阅编辑。张旭：方法论、审阅编辑。

数据可用性

本文报告的原始测序数据已存入国家基因组科学数据中心（Chen et al., 2021）北京基因组研究所/中国生物信息中心的国家基因组数据中心的基因组序列档案，登录号为CRA026151。

代码可用性

自定义脚本和R代码可在GitHub上获取（https://github.com/linkous123/HEAtag_code）。

利益冲突

作者声明无利益冲突。

致谢

本工作得到了国家重点研发计划（2023YFC3402700）；国家****和云南人才计划（XDYC-PYJL-2022-0020）；南方海洋科学与工程广东省实验室首席研究员项目（YQ2024004）；广州国家实验室（GZNL2023A03005）以及云南省自然科学基金（202102AA100053）的支持。