转录组Plus | 2020年11月研究进展：肝炎、红斑狼疮、病毒-真菌共感染和珊瑚漂白等

原创上海天昊生物

医学遗传学领域

1、RNA-seq + qRT-PCR

题目：Neutrophils interact with cholangiocytes to cause cholestatic changes in alcoholic hepatitis

中性粒细胞与胆管细胞相互作用导致酒精性肝炎胆汁淤积性改变

发表期刊：Gut. 发表时间：2020-11-19 影响因子：19.819

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背景与目的：酒精性肝炎（AH）是一种常见但威胁生命的疾病，治疗选择有限。它被认为是由肝细胞损伤引起的，但是胆汁淤积的存在会恶化预后，所以我们检查了胆管是否参与了这种疾病的发病机制。设计：来源于人胆管的胆管细胞与来自AH或对照组的中性粒细胞共培养。3型肌醇1，4，5-三磷酸受体(ITPR3)是胆管细胞分泌必需的一种顶端细胞内钙通道，它的缺失被用来反映胆汁淤积的变化。与胆管接触的中性粒细胞在AH和对照组的肝脏活检中被定量，并与临床和病理结果相关。结果：AH患者的肝脏活检显示中性粒细胞与胆管相结合，这与胆汁淤积的生化和组织学相一致。与中性粒细胞共培养的胆管细胞失去ITPR3，AH患者的中性粒细胞比对照中性粒细胞更有效。在AH动物模型中综合生化和组织学结果发现，中性粒细胞减少了ITPR3的丢失，中性粒细胞去除了表面膜蛋白。RNA-seq分析提示整合素β1 (ITGB1)参与中性粒细胞-胆管细胞相互作用，干扰胆管细胞上的ITGB1阻断了中性粒细胞降低胆管细胞ITPR3表达的能力。中性粒细胞上的细胞粘附分子与ITGB1相互作用，触发RAC1诱导的JNK激活，导致c-Jun介导的胆管细胞ITPR3的降低。结论：中性粒细胞与胆管细胞上的ITGB1结合，导致AH的胆汁淤积。胆管细胞在这种疾病中的这种以前未被认识的作用改变了我们对其发病机制的理解，并确定了新的治疗靶点。

图1、RNA-seq分析表明整合素β1参与中性粒细胞-胆管细胞的相互作用，并且在正常人胆管细胞系中大量表达。

2、目的区域定制靶向捕获测序 + RNA-seq

题目：Deep sequencing reveals a DAP1 regulatory haplotype that potentiates autoimmunity in systemic lupus erythematosus

深度测序揭示DAP1调节单体型在系统性红斑狼疮中增强自身免疫中的作用

发表期刊：Genome Biol. 发表时间：2020-11-19 影响因子：10.806

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系统性红斑狼疮(SLE)是一种临床异质性自身免疫性疾病，其特征是抗核抗体的发展。SLE的易感性是多因素的，遗传和环境风险因素的结合导致了疾病的发展。像其他多基因疾病一样，很大一部分SLE的估计遗传力没有被基于SNP芯片的GWASs分析的常见疾病等位基因所解释。死亡相关蛋白1 (DAP1)在以前的SLE和类风湿性关节炎的家族连锁研究中被认为是候选基因，但这种联系尚未进一步探讨。结果：我们对2032名SLE患者和健康对照进行了DAP1基因组片段的深度测序，发现了一种与多种族SLE风险密切相关的低频功能性单体型。我们发现在一个风险单体型中有多个cis-eQTLs，该单体型逐渐下调免疫细胞中DAP1的转录。DAP1转录减少导致外周血单核细胞、单核细胞和淋巴母细胞样细胞系中DAP1蛋白减少，导致表达DAP1风险单倍型的免疫细胞中自噬流量增加。DAP1风险等位基因的患者表现出明显较高的自身抗体滴度和免疫系统、自噬和凋亡途径转录物的改变表达，表明DAP1风险等位基因介导了自噬的增强，导致自反应淋巴细胞的存活和自身抗体的增加。结论：我们证明了靶向测序如何捕获基于SNP芯片的研究遗漏的低频功能性风险等位基因。DAP1基因型的SLE患者具有不同的自身抗体和转录谱，支持通过遗传分析对SLE异质性的剖析。

图2、具有和不具有DAP1风险的SLE患者外周血单个核细胞基因表达分析。

3、三重RNA-Seq

题目：Triple RNA-Seq Reveals Synergy in a Human Virus-Fungus Co-infection Model

三重RNA-seq揭示人类病毒-真菌共感染模型中的协同作用

发表期刊：Cell Rep. 发表时间：2020-11-17 影响因子：8.109

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高通量RNA测序(RNA-seq)通常用于研究不同的生物过程；然而，当在相互作用的生物体上分别进行时，RNA提取、文库制备和测序固有的系统噪声阻碍了跨物种相互作用节点的识别。在这里，我们开发了三重RNA-seq来同时检测单核细胞来源的树突状细胞(moDCs)的转录组，这些树突状细胞感染了常见的肺部病原体烟曲霉和人巨细胞病毒(CMV)。将共感染后的表达模式与单次感染后的表达模式进行比较，我们的数据揭示了宿主对两种病原体的反应之间的协同作用和相互干扰。例如，巨细胞病毒通过核因子κB(核因子κB)和NFAT(活化T细胞的核因子)级联减弱真菌介导的促炎细胞因子的激活，而烟曲霉通过对抗病毒核酸诱导的I型干扰素信号的激活而削弱病毒清除。总的来说，三重RNA-seq的分析能力提出了对真菌/病毒单一感染或共同感染的不同moDC反应中的分子中心节点，这有助于我们理解病因，并有可能清除移植后感染。

图3、三重RNA-seq流程图。

4、RNA-seq + qRT-PCR

题目：Quercetin promotes in vitro maturation of oocytes from humans and aged mice

槲皮素促进人和老龄小鼠卵母细胞的体外成熟

发表期刊：Cell Death Dis. 发表时间：2020-11-11 影响因子：6.304

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母亲的生育能力随着年龄的增长而不可逆转地下降，而高龄主要与卵母细胞质量受损有关。黄酮醇化合物槲皮素被认为是一种抗衰老剂，因为它作为抗氧化剂具有细胞保护作用。然而，其对老化卵母细胞的作用和机制尚不清楚。在这项研究中，槲皮素促进老龄小鼠卵母细胞的体外成熟(IVM)和早期胚胎发育。在人类卵母细胞中扩展了这些发现，表明与未处理的对照组相比，槲皮素促进IVM率19.6%，增加胚泡形成率15.5%。槲皮素处理改善了老龄小鼠卵母细胞的整体质量，通过纺锤体/染色体形态和皮质颗粒分布进行评估。线粒体是年龄相关氧化应激的主要内源性来源，槲皮素处理的卵母细胞的RNA-seq分析揭示了分子机制，包括清除线粒体活性氧、减少凋亡和改善自噬。此外，这项研究表明，槲皮素通过SIRT3介导的SOD2的K68残基乙酰化减少活性氧。因此，除了证明槲皮素对老化卵母细胞产生有益的线粒体相关影响之外，这项研究还说明了一种预防或延迟卵母细胞老化和提高辅助人类生殖技术成功率的潜在策略。

图4、本实验取样时间及处理示意图。

动植物领域

5、RNA-seq + qRT-PCR

题目：The root-knot nematode effector MiEFF18 interacts with the plant core spliceosomal protein SmD1 required for giant cell formation

根结线虫效应子MiEFF18与巨细胞形成所需的植物核心剪接体蛋白SmD1相互作用

发表期刊：New Phytol. 发表时间：2020-11-18 影响因子：8.512

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根结线虫分泌特异性效应物(MiEFF)，并诱导植物根细胞再分化为对线虫发育至关重要的膨大多核摄食“巨细胞”。免疫定位显示根结线虫幼体唾液腺中存在MiEFF18蛋白。在植物中，MiEFF18定位于巨细胞的细胞核，证明其在植物-线虫相互作用过程中分泌。酵母双杂交方法确定核核糖核蛋白SmD1是番茄和拟南芥中的MiEFF18伴侣。SmD1是剪接体的重要组成部分，剪接体是一种参与前基因剪接和选择性剪接的复合物。拟南芥根异位表达MiEFF18或SmD1功能部分受损smd1b突变体的RNA-seq分析揭示了其在效应子及其靶标选择性剪接和蛋白质组多样性中的作用。与拟南芥数据的比较表明，MiEFF18改变了对巨细胞个体发育重要的基因的表达，表明MiEFF18调节SmD1的功能以促进巨细胞的形成。最后，拟南芥smd1b突变体对根结线虫感染的敏感性较低，在这些突变体上形成的巨细胞显示出发育缺陷，表明SmD1在巨细胞的形成中起重要作用，是线虫感染成功的必要条件。

图5、SmD1b调节拟南芥根中的选择性剪接。

6、RNA-seq + qRT-PCR

题目：Divergent expression of hypoxia response systems under deoxygenation in reef-forming corals aligns with bleaching susceptibility

造礁珊瑚缺氧反应系统的差异表达与漂白敏感性相关

发表期刊：Glob Chang Biol. 发表时间：2020-11-16 影响因子：8.555

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全球范围内，由于气候变化和局部污染，海洋生物暴露于低氧环境的速度正在加快。在珊瑚礁经历慢性低氧事件的地方，最近发生了大规模珊瑚白化和死亡。然而，耐受氧水平不足以维持正常功能(即缺氧)的机制基础以及它是否有助于漂白敏感性仍不清楚。因此，我们通过实验将环境适应性强的Acropora tenuis (一种来自大堡礁的常见造礁珊瑚)暴露于与其自然昼夜光周期一致的脱氧-复氧压力下。RNA-Seq分析表明珊瑚具有与其他后生动物同源的完整而活跃的缺氧诱导因子介导的缺氧反应系统。正如预期的那样，A. tenuis表现出耐漂白性，并表现出缺氧诱导因子靶基因对脱氧胁迫的强诱导性。我们认为珊瑚缺氧诱导的缺氧反应系统的差异可能是调节对其他气候变化应敏感性的核心，这通常会导致漂白。

图6、珊瑚缺氧诱导因子途径和基因表达对缺氧的反应。

7、RNA-seq + 代谢组

题目：Integrative analyses of transcriptomics and metabolomics in Raphidocelis subcapitata treated with clarithromycin

克拉霉素处理的绿藻的转录组学和代谢组学综合分析

发表期刊：Chemosphere 发表时间：2020-11-11 影响因子：5.778

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作为一种大环内酯类抗生素，克拉霉素(CLA)在全球地表水和污水处理厂废水中的检出率很高，对水生生态系统构成相当高的生态风险。然而，藻类转录组和代谢组对CLA的反应在很大程度上仍然未知。在本研究中，将一种模式藻类暴露于浓度为0、3、10和15μg/L的CLA中。对所有处理组进行转录组分析，而代谢组学仅适用于0、3和10μg/L组，因为藻类生物量有限。培养7 d后，浓度高于10μg/L时，藻的生长受到显著阻碍。3、10、15μg/L组分别有115、1833、2911个基因差异表达；同时，在3和10μg/L组中发现了134和84种不同的累积代谢物。具体而言，与异生代谢、电子转运和能量合成相关的DEGs和DAMs的表达水平失调，导致产生活性氧。为对抗CLA诱导的损伤，3μg/L组不饱和脂肪酸和类胡萝卜素的生物合成被上调；虽然10μg/L和15μg/L组的光合作用均上调，但这两组的能量合成和抗活性氧能力均下调。总的来说，这项研究揭示了大环内酯类抗生素在藻类中抑制作用的机制。