综合单细胞转录组和比较基因组分析揭示了斑马鱼肌肉间骨的起源
Weidong Ye1, Mijuan Shi2, Yingyin Cheng2
1State Key Laboratory of Breeding Biotechnology and Sustainable Aquaculture, Hubei Hongshan Laboratory, Key Laboratory of Aquaculture Disease Control, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, The Innovation Academy of Seed Design, Institute of Hydrobiology, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430072, China; Department of Vascular Surgery, Quzhou Affiliated Hospital of Wenzhou Medical University, Quzhou 324000, China; College of Advanced Agricultural Sciences, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; The Joint Innovation Center for Engineering in Medicine, Quzhou Affiliated Hospital of Wenzhou Medical University, Quzhou 324000, China.
肌肉间骨 (IBs) 的进化是复杂的. 基因分析和斑马鱼实验显示,BMP6通过调节干细胞分化,对IB发育至关重要.
科学领域:
- 进化生物学是进化的生物学.
- 发育生物学是发展生物学.
- 基因组学就是基因组学.
背景情况:
- 肌肉间骨 (IBs) 的进化和分子机制仍然不太清楚.
- 识别参与IB发育的基因对于了解它们的进化轨迹至关重要.
研究的目的:
- 阐明基础的分子调节机制和进化过程肌肉间骨发育.
- 通过比较基因组学和功能研究,确定参与IB形成的关键基因和途径.
主要方法:
- 对15种鱼类进行比较基因组分析 (4种有IB,11种没有IB).
- 斑马鱼肌肉间骨源组织的单细胞转录组测序.
- RNA速度和伪时间分析以确定细胞分化轨迹.
- 在斑马鱼中进行基因淘汰实验 (foxn3,bmp6) 和随后的转录组分析.
主要成果:
- 在患有IB的鱼类中确定了106个保存基因,主要与游泳和BMP信号传递有关.
- 在斑马鱼中观察到骨质母细胞和介质干细胞 (MSC) 在IB后形成的显著增加.
- 已确认的MSC分化为骨质母细胞,BMP6对于IB发育至关重要.
- 缺乏BMP6会抑制骨质细胞的分化,促进骨质细胞的形成,并防止IB的形成.
结论:
- BMP6在调节介质干细胞分化成骨质母细胞中起着至关重要的作用,用于肌肉间骨发育.
- 这项研究为肌肉间骨形成的遗传基础和进化途径提供了新的见解.
