解析家蠶產(chǎn)絲之謎邁入單細(xì)胞時(shí)代——我國科學(xué)家發(fā)表家蠶產(chǎn)絲器官的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄
我國對蠶絲生產(chǎn)的研究已經(jīng)從組織水平跨越到單細(xì)胞水平日前,記者從西南大學(xué)獲悉,家蠶基因組生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室徐漢福教授研究組最近幾天在國際知名期刊《自然—通訊》上發(fā)表了題為《家蠶產(chǎn)絲器官單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜》的研究論文,以單細(xì)胞分辨率揭示了家蠶絲腺的全細(xì)胞異質(zhì)性和基因轉(zhuǎn)錄圖譜
這是該實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)繼2003年解碼家蠶全基因組DNA遺傳密碼后,首次從單細(xì)胞維度對家蠶產(chǎn)絲器官及其基因表達(dá)動(dòng)態(tài)進(jìn)行超高分辨率分析,實(shí)現(xiàn)了家蠶絲腺研究從組織水平到單細(xì)胞水平的飛躍。
絲蛋白是大自然賦予人類的一種天然可再生蛋白質(zhì)資源一百多年來,弄清高效產(chǎn)絲的分子基礎(chǔ)和絲性狀的形成一直是蠶業(yè)科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)關(guān)鍵性理論問題解決這一問題對蠶絲的性能改良,分子育種以及豐富多樣的高價(jià)值蠶絲蛋白的開發(fā)利用具有重要的指導(dǎo)意義
它是生物組織和器官的最小功能單位研究表明,單個(gè)細(xì)胞基因表達(dá)和功能的異質(zhì)性決定了細(xì)胞分化的狀態(tài)和命運(yùn),與生物發(fā)育密切相關(guān)與之前的多細(xì)胞組織水平檢測技術(shù)相比,單細(xì)胞技術(shù)實(shí)現(xiàn)了單細(xì)胞水平的最高精度檢測,描繪了細(xì)胞類型識(shí)別,細(xì)胞狀態(tài),細(xì)胞分化及其相互作用等更高分辨率的信息特征
在單細(xì)胞水平上研究單細(xì)胞性質(zhì),細(xì)胞異質(zhì)性和細(xì)胞類型,可以進(jìn)一步分析桑蠶吐絲的內(nèi)部基本機(jī)制,使桑蠶的開發(fā)利用更加準(zhǔn)確徐漢夫說,研究組揭示了絲腺細(xì)胞的異質(zhì)性和腺細(xì)胞基因隨時(shí)間開,關(guān)的動(dòng)態(tài)信息該結(jié)果對于今后在單細(xì)胞水平上研究絲蛋白合成的調(diào)控和精確創(chuàng)造絲育種材料,以及促進(jìn)絲蛋白合成的調(diào)控研究和以家蠶為模式的產(chǎn)絲生物的多樣化開發(fā)利用具有重要的科學(xué)價(jià)值
研究歷時(shí)兩年,課題組先后攻克了完整絲腺樣本大規(guī)模解剖和腺體細(xì)胞解離的技術(shù)難關(guān),解剖了近2萬個(gè)胚胎,螞蟻蠶和一齡蠶個(gè)體發(fā)現(xiàn)家蠶絲腺中有10個(gè)主要的細(xì)胞群,分別執(zhí)行絲素蛋白合成,絲膠蛋白合成,液體絲纖維化,細(xì)胞重建,絲蛋白代謝,幾丁質(zhì)代謝等功能
研究人員發(fā)現(xiàn),絲蛋白基因不僅在成年絲腺細(xì)胞中高度表達(dá),在睡眠時(shí)也有不同程度的表達(dá)睡眠期間絲腺細(xì)胞中的基因表達(dá)非常活躍,并涉及一些信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,如蛻皮激素信號通路和河馬通路,在調(diào)節(jié)絲腺發(fā)育和絲蛋白合成中起重要作用研究人員還深入分析了各種細(xì)胞類型發(fā)育隨時(shí)間的偽時(shí)序變化,并通過RNA速率分析探索了絲腺發(fā)育過程中不同細(xì)胞類型之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系
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