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单细胞转录组分析小鼠初级体感神经元

2020-01-07Sharma,付苏

中国疼痛医学杂志 2020年3期
关键词:共表达单细胞体感

背根神经节(DRG)体感神经元具有十二种以上形态和生理功能不同的亚型,这些亚型协同感受内部和外部环境的信息。目前尚不清楚,体感神经元的不同亚型如何在发育过程中获得其特有的生理、形态和突触特性,从而感受非伤害性和伤害性的热、化学和机械刺激。美国哈佛大学医学院神经生物学系的David D.Ginty教授及其研究团队,使用单细胞全基因组转录组学分析,结合分子遗传学方法探究体感神经元亚型多样化的转录机制,并首次揭示体感神经元转录组图谱特性。为研究初级体感神经元每个亚型转录成熟的发育进程,他们绘制了小鼠初级体感神经元谱系的细胞转录组图谱。结果发现:(1)体感神经发生以转录非特化状态(transcriptionally unspecialized state)产生神经元,此时转录因子共表达于DRG神经元。随着发育的进行,转录因子逐渐表达于特定亚型的神经元。例如:转录因子Runx1和Runx3在E11.5的DRG神经元中共表达。然而,在成年DRG神经元,Runx1主要表达在无髓鞘的感觉神经元,而Runx3仅表达在成熟本体感受器,二者几乎没有共表达。(2)对缺乏转录因子的突变小鼠DRG神经元进行单细胞转录组学分析发现,从广泛表达到限制表达(broad-to-restricted)的转录因子,协助DRG神经元中亚型特异性基因的表达。例如:转录因子Pou4f2和Pou4f3在E11.5的DRG神经元中共表达。然而,在成年DRG神经元,Pou4f2和Pou4f3几乎没有共表达。Pou4f2主要表达在Aβ-低阈值机械感受器(Aβ-LTMR)、Aδ-LTMRs和C-LTMRs。Pou4f3主要表达在降钙素基因相关肽-αs (CGRP-αs)和CGRP-ηs。与同窝对照相比,表达于Pou4f2+或Pou4f3+神经元中的亚型特异性基因,在Pou4f2−/−小鼠或Pou4f3−/−小鼠中表达下降。(3)诱导神经元靶向生长的神经生长因子(NGF),影响细胞亚型特异性基因表达模式。结论:来自于中间和最终靶向区域产生的信号,通过调节亚型特异性转录因子的表达,将细胞从转录非特化状态转变为转录特化的不同亚型,从而促进了神经元的多样化。

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