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单细胞转录组探索小鼠性腺发育(逆向收费读文献2020-12)

栏目起源

2年前,考虑到科研路的艰难,我组建了文献阅读小组,广邀粉丝参与,从自身做起,开始学习及分享!感兴趣可以点击下面的链接跳转去了解详情:

逆向收费读文献社群 (2018-01-07)

逆向收费读文献社群 (2018-06-09)

逆向收费读文献社群(第二年通知)(2019-01-26)


大概有50人加入吧,成功坚持下来的朋友们累积了 200多文献阅读笔记,反而是公众号编辑忙不过来,所以大多数好的笔记无缘跟粉丝见面,不过我自己的笔记可以开绿色通道,现在开启系列连载:


预测BRCA基因功能缺陷的HRDetect基因集

TNBC分型研究的来龙去脉

BRCA分型之PAM50

BRCA的甲基化信号分型


本次更新的《单细胞转录组探索小鼠性腺发育》为2020 第十二周分享

  

单细胞转录组技术在发育生物学领域应用的最为成熟和广泛,单细胞领域大拿汤富酬就是在发育生物学方向颇有建树。本次要分享的两篇文章:2018, Cell Reports 和 2019, Cell Reports是同一个研究团队的成果,2018的研究是是取Tg(Nr5a1-GFP) 雄性小鼠的睾丸在 5个发育时间点 (E10.5, E11.5, E12.5, E13.5, and E16.5) 进行单细胞转录组测序,2019的研究是Tg(Nr5a1-GFP) 转基因小鼠的性腺在6个发育时间点 (E10.5, E11.5, E12.5, E13.5, E16.5, and post-natal day 6 [P6])。

  • Cell Rep. 2018 Feb ; Deciphering Cell Lineage Specification during Male Sex Determination with Single-Cell RNA Sequencing.

  • Cell Rep. 2019 Mar ; Dissecting Cell Lineage Specification and Sex Fate Determination in Gonadal Somatic Cells Using Single-Cell Transcriptomics.

性腺发育背景知识

在雄性性别决定过程中,Six1/Six4通过调节Fog2(Zfpm2)从而诱导Sry的表达;在性腺前体细胞形成过程中,Six1/Six4调节Nr5a1(Ad4BP/Sf1)的表达,从而影响性腺的大小。

性腺发育和配子发生是哺乳动物生殖的基础。性别分化前原始生殖细胞(primordial germ cell,PGC)迁移到性腺原基

  • 雌性小鼠PGC在性别分化后增殖并进行减数分裂,出生前形成原始卵泡库,成为性成熟后卵子发生的来源

  • 雄性小鼠的PGC在胚胎睾丸中发育成为精原细胞,出生后经过有丝分裂、分化、减数分裂和精子形成,最终形成成熟精子。

可以通过看综述来获得这些知识,比如:

单细胞转录组测序

这里是有FACS+C1的策略,如下:

5个发育时期的睾丸细胞分成6类

如下:

每类细胞都可以进行功能富集

通常是GO/KEGG等数据库的分析,如下:

热图展现每个类型细胞的标志基因

如下:

重建6类细胞的发育轨迹

如下,可以看到 Sertoli,Interstitial,andLeydigLineages 都是来自于同一个前体细胞

有了发育顺序,就可以继续细致的展示:early progenitors (from 0 pseudotime [vertical line at E10.5]) toward Sertoli (right) or interstitial (right) cell fate at E16.5.

基因通过k-means进行分组后,每组取平均值来进行热图可视化。

发育相关基因分组

We identified 1,734 genes presenting a dynamic expression over the pseudotime (q value < 0.05) and classified them according to their expression pattern (P1 to P9;

总结发育模型

Nr5a1-GFP +细胞谱系在雄性性别分化过程中的分化模型

在E10.5-E16.5的进化过程中,Nr5a1的祖细胞进行分化,分化为

  • Sertoli Cell 睾丸支持细胞

  • Interstitial Progenitors 间质祖细胞

  • Fetal Leydig Cell 睾丸间质细胞

这三类细胞

6个发育时期分类4类

如下:


使用同样的策略,可视化这4类细胞的marker基因,以及对它们进行功能定义,就是GO/KEGG数据库注释,如下:


两个数据整合分析

这个需要大量的发育生物学背景知识,略。



A

B

作者

健明

排版

小洁

忘了怎么分身


如果你对上面的图表完全无法理解,那么你可能需要下面的课程:

全国巡讲约你

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