单细胞RNA速率提出

研究背景:测序数据中存在未剪接mRNA

基于SMART-seq2、inDrop 和 10x Genomics Chromium的测序方案,发现 15-25% 的Reads包含未剪接的内含子序列,判断方法:
mature (spliced) mRNA:only to the exonic regions
unspliced mRNA :spanned exon-intron boundary/mapped to the intron

  1. 未剪接和剪接 mRNA 之间的平衡可预测细胞状态

    特定基因的转录导致未剪接mRNA的增加,随后剪接mRNA的增加,相反,转录的抑制或缺失导致未剪接mRNA的减少,然后是剪接 mRNA 的减少。因此,通过将未剪接的mRNA与成熟的剪接mRNA进行区分,可以近似地得到mRNA丰度的变化,即RNA速率。

    2.小鼠肝脏中昼夜节律相关基因在24h中的剪接(s)和未剪接(u)mRNA的丰度

每个时刻未剪接的mRNA 的量都与下一时刻成熟mRNA 的量一致(图e)。昼夜节律相关基因Fgf1在白天高表达,相反,Cbs基因在下午晚上高表达。

3.未剪接和剪接mRNA状态推断细胞轨迹

浅显的理解:对于一个基因而言,RNA速率可以在时间尺度上比较基因的表达;对于细胞分化而言,细胞中未剪接mRNA的多,可能提示其处于发育相对较早的阶段。

和轨迹推断的区别:拟时序分析根据不同细胞RNA的表达量,对细胞进行排序,展示的是不同细胞转录水平的相似度,通常需要指定拟时序起点。RNA速率分析mRNA丰度变化(基因表达状态的时间导数),展示的是细胞的真实状态,不需要指定起点。

参考文献:Nature, 2018, 560, 494–498.

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