Science：严重停顿!开辟出microSPLiT技术高通量阐发细菌细胞基因表白

2021年2月21日讯/BIOON/---细菌异质地激活基因表白法式，以应答情况变动、压力和其他刺激。这种行动能够作为一种两端下注战略（bet-hedging strategy），对种群的成长和生活至关紧张。因为两端下注法式通常只在一小部门细胞中被激活，对它们的无成见发现和描写仍旧具备挑战性。高通量单细胞RNA测序（scRNA-seq）曾经普遍地用于阐发真核生物中的细胞类型和状态，但现有的办法不容易实用于。

鉴于对细菌scRNA-seq的需求，来自美国华盛顿年夜学的研讨职员在一项新的研讨中开辟出microSPLiT（microbial split-pool ligation transcriptomics, 微生物决裂池连贯转录组），这是一种为微生物量身定做的低本钱高通量办法。microSPLiT通过组合条形码对RNA的细胞起源进行标志，仅使用根本的试验室设备就可以在一次试验中对数万个细胞进行阐发。microSPLiT降服了特有的挑战，如低mRNA含量、细胞年夜小的多样性和细胞壁构造。相关研讨成果颁发在2021年2月19日的Science期刊上，论文题目为“Microbial single-cell RNA sequencing by split-pool barcoding”。

microSPLiT提醒了细菌种群的转录状态。图片来自Science, 2021, doi:10.1126/science.aba5257。

思索到即便是等基因细菌（isogenic bacteria）也常常表示出对顺应性和生活至关紧张的功效性亚群，RNA测序中的单细胞分辩率缺乏是一个重大的限定。基因表白异质性很能够在微生物裸露于简单的化学、物理和生物因素的自然情况中被缩小，但迄今为止，对这种功效上的变动仍旧未获得较好的懂得。功效性亚群能够是常见的，难以培育，使得应用现有的基于荧光的单细胞办法阐发它们面对挑战。

在用革兰氏阴性年夜肠杆菌和革兰氏阳性枯草芽孢杆菌进行的物种混合试验中，microSPLiT在年夜肠杆菌中均匀每个细胞检测到235个共同的转录本，在枯草芽孢杆菌中均匀每个细胞检测到397个。microSPLiT通过经典热休克基因的表白靠得住地域分了热休克细菌和非热休克，从而证实了它在混合种群中检测差别性基因表白的才能。

这些研讨职员将microSPLiT利用于在丰厚的培育基中培育的25000多个枯草芽孢杆菌细胞，并在成长曲线[光学密度（OD）0.5至6.0]上取样。microSPLiT为一切成长阶段的碳应用提供了一个全面的视角，在中等光密度下检测到令人诧异的与肌醇分化代谢相关的细胞亚群。单细胞显微镜证明了肌醇摄取和应用操作子的异质表白。microSPLiT还鉴定出与一系列生存方式和应激反馈相关的基因表白法式。这些数据显示，在一切细胞中，一个由少于0.2%的细胞构成的常见亚群与原噬菌体激活（prophage activation）相关，另一个由年夜约2%的细胞构成的亚群处于感触态（competence）状态。这些亚群内的基因表白与之前对于感触态和原噬菌体激活的申报十分一致。

综上所述，这些研讨职员开辟出一种高通量细菌scRNA-seq办法，并将应用它描写枯草芽孢杆菌在丰厚的培育基中的成长。这一阐发提醒了几个异质性激活的基因表白法式，即使指数成长通常与细胞异质性有关。他们可能检测到在一切中所占比例为0.142%的稀有细胞亚群，从而标明microSPLiT有后劲发现心理学上有紧张意义的但很难通过批量或低通量办法研讨的稀有细胞状态。这种microSPLiT试验方案可能靠得住地阐发革兰氏阴性形式菌和革兰氏阳性形式菌的混合物；他们预计，这种多功效性加上组合条形码固有的可扩大性将使得microSPLiT成为查询拜访简单的人造微生物群落和工程化微生物群落的弱小对象。（100医药网 100yiyao.com）（100医药网 100yiyao.com）

参考材料：

Anna Kuchina et al. . Science, 2021, doi:10.1126/science.aba5257.