eLife:斑马鱼全脑转录图谱揭示了神经元表型的分子调控规律

来源：脑科学与智能技术卓越创新中心2021-12-17 08:25

ELife在线发表了一篇题为《陡峭大脑全脑神经表型中调控基因的景观》的研究论文，该论文由神经科学国家重点实验室脑科学与智能技术创新卓越中心(神经科学研究所)研究员何洁和中国科学院上海脑科学与类脑研究中心共同进行。

ELife在线发表了由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)、神经科学国家重点实验室、何洁研究组、闫军研究组、上海脑科学与类脑研究中心杜久林研究组共同完成的题为《陡脑全脑神经学中的调控基因景观》的研究论文。

大脑中的神经元高度多样化，多样化的神经元提供了大脑功能的结构基础。因此，绘制大脑神经元类型的分子图谱，进而分析其编码机制，对于理解大脑的结构和功能及其发展演化具有基础性意义，是目前脑科学的核心命题之一。在这项研究中，脑与智能卓越中心的研究人员完成了幼斑马鱼全脑单细胞测序、脑区特异性和特异性神经调质/神经递质神经元的10万个细胞数量级测序，绘制了幼斑马鱼主要神经元类型的转录组图谱(图A-B)。

神经元之间的交流主要是通过神经递质和神经调节剂进行的。神经递质介导动作电位的产生，神经调节通过调节突触前末梢释放的神经递质的数量和活性水平，增强或减弱神经递质的信息传递作用。在斑马鱼脑细胞中，神经递质神经元与神经调质神经元的比例约为20: 1。研究人员分别提取了这两类神经元，并基于层次聚类和群体统计分析，通过效应基因的表达水平定义了相似的神经元簇对(图C)。由于转录因子在效应基因的表达中起决定性作用，研究人员发现神经递质样神经元对转录因子的表达模式不同，呈现“收敛”模式；另一方面，神经调质样神经元对具有一致的转录因子表达模式，呈现“匹配”模式(图D-E)。此外，还发现一些转录因子非常相似的细胞群，其效应基因的表达也不尽相同，甚至表现出完全不同的神经递质类型，呈现出“发散”的调控模式(图E)。深入分析发现，这些不同的神经递质细胞群也表达不同的RNA结合蛋白(RBPs)编码基因，提示转录后调控编码由神经元类型决定(图E)。

这项工作利用全脑单细胞测序分析，在全脑尺度上描述了神经递质和神经调节神经元的多样性。该研究还揭示了转录因子和转录后调控因子编码不同神经元类型的分子调控规律，为研究神经元多样性的产生和进化提供了理论依据。(100yiyao.com)

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