多重复合,可扩展的模拟记录几周的基因调节动态,使用细胞内蛋白质带
Lirong Zheng1,2, Yixiao Yan1,2, Bingxin Zhou3
1Department of Cell and Developmental Biology, Medical School, University of Michigan, Ann Arbor, MI, USA.
bioRxiv : the preprint server for biology
|July 14, 2025
概括
研究人员开发了CytoTape,这是一种用于长期记录基因调节网络的单细胞记录的新型工具. 这种基因编码的记录器在几周内跟踪基因表达动态,为细胞功能提供了前所未有的洞察力.
科学领域:
- 分子和细胞生物学分子和细胞生物学
- 系统生物学 系统生物学
- 生物技术是生物技术.
背景情况:
- 基因调节网络控制细胞功能,但很难在长时间内动态研究.
- 现有的方法缺乏在长时间内同时追踪多个基因调节元件的能力.
- 了解动态基因调节对于破译细胞过程和疾病机制至关重要.
研究的目的:
- 介绍CytoTape,一个基因编码,模块化和可扩展的模拟录音机.
- 为了能够在几天到几周内以单细胞分辨率记录基因调节动态的连续,多重,现场记录.
- 为研究基因表达的时间逻辑和历史影响提供一个工具.
主要方法:
- 设计了一种人工智能引导的,自我组装的细胞内蛋白质 (CytoTape),它随着时间的推移而变长.
- 编码的基因调节动态和时间使用不同的分子标签沿着CytoTape组件.
- 读取通过细胞固定后的标准免疫光成像记录的数据.
- 通过记录各种活动依赖的促进者的表达来证明模块化.
主要成果:
- 在不同的哺乳动物细胞类型 (脏,癌症,质细胞,神经元) 中成功实施了CytoTape.
- 实现了五个关键细胞可塑性转录因子 (CREB,c-fos,Arc,Egr1,Npas4) 和基因表达的同时记录.
- 在记录的细胞活动中揭示了复杂的时间模式和非线性合.
- 启用了基因调节历史的空间时间可扩展分析.
结论:
- CytoTape提供了一种强大的新方法,用于长期,高分辨率监测活细胞中的基因调节动态.
- 该技术有助于研究基因表达史和信号状态如何塑造转录逻辑.
- 在基础细胞生物学和疾病研究中,CytoTape具有广泛的潜在应用.
