单核RNA测序揭示太平洋牡蛎成体脑神经节与内脏神经节的细胞类型图谱及功能特化

《BMC Biology》：Single-nucleus transcriptomics reveals cellular signatures of adaptive remodeling in the adult oyster nervous system after the life-history transition

　　

摘要

背景

在间接发育动物中，神经系统如何适应重大生活史转变仍知之甚少。太平洋牡蛎（Magallana gigas）在变态发育过程中经历从浮游到固着的转变，但其成体神经节的-functional specialization 尚未阐明。

结果

我们利用单核RNA测序构建了成体脑神经节（CG）和内脏神经节（VG）的细胞类型图谱。比较分析揭示了与神经节相关的细胞组成差异和神经元转录程序差异。差异表达、KEGG富集分析和AUCell分析表明，CG神经元在转录上偏向于稳态和防护过程，而VG神经元则表现出与信号调控和效应输出相关通路更高的活性。这些差异在转录上匹配的神经元群体中仍然存在，并与不同的转录因子表达模式相关。5-羟色胺能神经元主要在内脏神经节中被鉴定，而脑神经节中未解析出对应的群体。计算扰动、基因调控网络和拟时序分析鉴定了一个与5-HT程序相关的候选Gata3–Pitx–Uncx调控模块。与VG相关的代谢胶质细胞也表现出转运、氧化还原、解毒和氨基酸代谢等相关特征。细胞-细胞通讯、拟时序和跨物种细胞类型相似性分析支持了其类似胶质细胞的身份，并提示其潜在的神经支持功能。

结论

成体牡蛎的CG和VG表现出独特的细胞和分子特化。结合此前对幼体顶器的研究，我们的发现支持了一个工作模型，即变态发育后功能重心可能转向成体VG。该模型为研究生活史转变过程中神经系统的适应性提供了可检验的框架，并为未来的实验验证提供了指导。

背景

在间接发育动物中，神经系统如何适应重大生活史转变仍知之甚少。太平洋牡蛎（Magallana gigas）在变态发育过程中经历从浮游到固着的转变，但其成体神经节的功能特化尚未阐明。

结果

我们利用单核RNA测序构建了成体脑神经节（CG）和内脏神经节（VG）的细胞类型图谱。比较分析揭示了与神经节相关的细胞组成差异和神经元转录程序差异。差异表达、KEGG富集分析和AUCell分析表明，CG神经元在转录上偏向于稳态和防护过程，而VG神经元则表现出与信号调控和效应输出相关通路更高的活性。这些差异在转录上匹配的神经元群体中仍然存在，并与不同的转录因子表达模式相关。5-羟色胺能神经元主要在内脏神经节中被鉴定，而脑神经节中未解析出对应的群体。计算扰动、基因调控网络和拟时序分析鉴定了一个与5-HT程序相关的候选Gata3–Pitx–Uncx调控模块。与VG相关的代谢胶质细胞也表现出转运、氧化还原、解毒和氨基酸代谢等相关特征。细胞-细胞通讯、拟时序和跨物种细胞类型相似性分析支持了其类似胶质细胞的身份，并提示其潜在的神经支持功能。

结论

成体牡蛎的CG和VG表现出独特的细胞和分子特化。结合此前对幼体顶器的研究，我们的发现支持了一个工作模型，即变态发育后功能重心可能转向成体VG。该模型为研究生活史转变过程中神经系统的适应性提供了可检验的框架，并为未来的实验验证提供了指导。