标有彩色条形码的基因可为单个细胞提供准确即时的快照

网络整理 2019-04-18 21:06

这项被称为内含子seqFISH(序贯荧光原位杂交)的新技能是可以或许同时识别数百种差异细胞中基因组中产生的工作的重大希望。以前,研究人员只能用显微镜在细胞中一次成像四到五个基因。这项事情成立在Cai尝试室的先前研究成就之上,包罗2014年的早期版seqFISH和2017年的研究,在显微镜下阐明白高出10,000个基因。将seqFISH扩展至基因组程度此刻可以成像高出10,000个基因 - 约占哺乳动物基因总数的一半 - 在单个细胞内。

该论文的标题是“通过内含子seqFISH在单细胞中新生转录组的动力学和空间基因组学”。

以前没有调查到振荡现象的原因有几个。首先,因为这些两小时的振荡在差异的小区之间差异步,所以通过需要很多小区的要领来平均颠簸。其次,seqFISH要领的高精度使研究人员可以或许确定他们调查到的是真实的生物颠簸,而不是技能噪声。最后,当丈量mRNA而不是内含子时,这两个小时的振荡是恍惚的,因为mRNA分子在哺乳动物细胞中具有更长的寿命,3到4小时。

以前开拓条形码技能的事情主要会合在标志mRNA自己,提供基因表达跟着mRNA成长而在几个小时内产生变革的丈量。通过调查内含子,研究人员首次研究了所谓的新生转录组 - 新合成的基因表达。这导致他们发明基因的转录在很多基因上全球振荡,Cai称之为“惊人的短”时间标准 - 仅约两小时 - 与细胞破裂和复制自身所需的时间对比,这需要12到24小时。这意味着在两个小时的进程中,细胞内的很多基因会发作和断裂。

打破性的新技能使科学家可以或许在单个细胞内同时成像10,421个基因。这项事情是在生物学研究传授龙才的尝试室和天桥的隶属教员以及加州理工学院的Chrissy Chen神经科学研究所完成的。一篇描写该研究的论文颁发在6月7日的“细胞”杂志上。

为了将遗传指令转化为实际成果卵白质,必需首先产生称为转录的进程。这个进程常常产生在脉冲或“发作”中。首先,将基因读取并复制到前体信使RNA或前mRNA中,就像记录快速大致的草稿一样。然后该分子成熟为信使RNA或mRNA,雷同于编辑草稿。在“编辑”进程中,称为内含子的某些区域从前mRNA切除。

“这种技能可以应用于任何组织,”Cai说,他是人类细胞图谱的相助者,该项目旨在界说人体中的所有细胞范例。“除了让我们相识沟通细胞中的染色体布局外,内含子seqFISH还可以辅佐判断细胞范例以及细胞将要做什么。”

利用新开拓的内含子seqFISH技能,每个内含子都标有奇特的荧光条形码,可以用显微镜调查。看到内含子展现了哪些基因今朝在个别细胞中被打开,它们的表达强度以及它们的位置。10,421个内含子 - 因此10,421个基因 - 可以一次成像。

标有彩色条形码的基因可为单个细胞提供准确即时的快照

该团队选择专注于标志内含子,因为它们是在转录进程中如此早期发生的,从而可以相识细胞在基因表达的准确时刻所做的工作。

另外,由于内含子位于基因物理位置的位置,荧光成像内含子使研究人员可以或许可视化基因位于染色体内的位置,即DNA在细胞核内折叠的大布局。在这项事情中,该团队惊奇地发明,大大都活泼的卵白质编码基因位于染色体外貌,而不是埋藏在其内部。

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