对单细胞的比较性转录组分析揭示了潜在的分化驱动因素和脊椎动物视网膜的潜在起源

科学领域:

• 发育生物学是发展生物学.
• 进化生物学是进化的生物学.
• 基因组学就是基因组学.

背景情况:

• 脊椎动物视网膜中的单细胞表达特征已知,但同源细胞类的发育和进化模式尚不清楚.
• 了解这些模式对于理解视网膜细胞分化和进化至关重要.

研究的目的:

• 为了比较各种物种的视网膜细胞表达模式,以确定保存的调节机制.
• 在多种物种中构建用于视网膜发育的基因调节网络 (GRNs).
• 为了研究视网膜细胞和光传导的进化起源.

主要方法:

• 对四种脊椎动物物种约24万个视网膜细胞的单细胞RNA测序进行比较.
• 基因调节网络的构建和调节分析.
• RNA速度分析以确定驱动基因.
• 跨物种的比较,包括无脊椎动物的光受体细胞.

主要成果:

• 跨物种同类细胞类的显著相似性,表明固有的调节模式.
• 鉴定了690个调节体,530个调节体,10个常见的细胞类特定的调节体和16个高度保存的调节体.
• 在小鼠和斑马鱼中通过RNA速度定位保留的驱动基因和调节器,用于视网膜细胞分化.
• 脊椎动物和无脊椎动物光受体相关细胞之间的光传导中隐含的功能相似性.

结论:

• 脊椎动物视网膜细胞的分化是由进化保守的调节框架控制的.
• 关键调节剂和保存的调节素驱动跨物种的视网膜细胞发育.
• 光传导的共享机制表明光受体功能有着深刻的进化起源.