生科院功能基因组学实验室在《自然·通讯》杂志发表研究成果
1月9日，国际知名期刊《自然·通讯》（Nature Communications, 中科院一区，2022影响因子16.6)在线发表了生命科学学院刘晓教授功能基因组学实验室的研究成果《覆盖秀丽隐杆线虫全身的单细胞精度转录因子表达图谱》（A full-body transcription factor expression atlas with completely resolved cell identities in C. elegans ）。
转录因子（Transcription Factor, 简称TF）在基因表达的差异调控过程中起着中心作用。秀丽隐杆线虫是一种被广泛研究的模式动物，具有通体透明、细胞谱系固定等特点，是研究基因表达和功能的理想模型。然而，尽管秀丽隐杆线虫细胞位置图谱早已建立，将基因表达映射到线虫的每一个细胞仍极具挑战。为了解决这一问题，刘晓团队开发了基于鲁棒点集匹配和分段放射模型的自动识别算法RAPCAT（Robust-point-matching- And Piecewise-affine-based Cell Annotation Tool，简称RAPCAT），这一技术专为自动化注释秀丽隐杆线虫L1幼虫的三维图像堆栈中所有细胞的身份而设计，从而使大规模线虫荧光转基因品系的分析成为可能。通过这一技术，研究团队分析了620种TF的报告表达，覆盖了线虫基因组编码TF总数的三分之二。研究团队将TF报告基因线虫图像中每一个细胞的荧光进行量化，生成了一个覆盖全部细胞的单细胞分辨率的TF表达图谱。基于TF基因表达图谱聚类分析，研究团队比较了基于TF分类与基于线虫细胞表型分类的关系，并鉴定与这些分类相关的表型模式与调控基因。首先，研究团队发现了雌雄同体特异神经元HSN（Hermaphrodite Specific Neuron，简称HSN）静息状态下的转录因子广泛下调。其次，研究团队发现在细胞分化前后的不同发育阶段，转录因子的表达与细胞的形态模式更密切。最后，研究团队发现胚胎细胞谱系影响特定的转录因子表达模式和功能，并一直持续到成年时期。总之，这项研究不仅深化了我们对细胞形态、发育阶段和胚胎细胞系谱系与转录因子表达关系的理解，也为研究细胞类型内异质性和细胞表型与转录程序之间的联系提供了全面的转录因子图谱。
首都师范大学生命科学学院刘晓教授为论文的通讯作者，首都师范大学生命科学学院李勇斌讲师、清华大学博士生陈思雨、汉王科技高管刘卫红、天津体育学院讲师赵娣、首都师范大学博士生高艺萌为论文的共同第一作者，首都师范大学20级硕士生胡仕鹏、刘涵予、安徽大学李园园讲师、屈磊教授为论文做出重要贡献。该研究获得了国家自然科学基金的大力支持。
