Systematic single cell RNA sequencing analysis reveals unique transcriptional regulatory networks of Atoh1-mediated hair cell conversion in adult mouse cochleae.
Systematic single cell RNA sequencing analysis reveals unique transcriptional regulatory networks of Atoh1-mediated hair cell conversion in adult mouse cochleae.
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DOI：
10.1371/journal.pone.0284685
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发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
3.7
通讯作者：
Zuo, Jian
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Tu, Shu;Zuo, Jian
通过调节分子通路或转录因子来再生哺乳动物耳蜗毛细胞（HC）是一种很有前途的听力恢复方法;然而，体内再生HC的不成熟仍然是一个主要挑战。在此，我们使用多种高通量测序分析工具（WGCNA、SCENIC、ARACNE和VIPER）分析了成年小鼠耳蜗中Atoh 1诱导的支持细胞（SC）向毛细胞（HC）转化期间的单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据集（Yamashita et al.（2018））。而不是专注于差异表达的基因，我们建立了独立的表达模块，并证实了多个转换阶段的存在。基因调控网络（GRN）分析发现了以前未识别的关键调控因子，包括Nhlh 1，Lhx 3，Barhl 1和Nfia，指导转化HC分化。晚期转化的HC与新生小鼠耳蜗scRNA-seq数据的比较（Kolla等人（2020））显示，与其他发育阶段相比，它们与出生后第1天的野生型OHC非常相似。使用ARACNE和VIPER，我们发现了多个可能促进转化为更成熟的OHC样状态的关键调节因子，包括Zbtb 20，Nfia，Zmiz 1，Gm 14418，Bhlhe 40，Six 2，Fosb和Klf 9。我们的研究结果提供了对成年哺乳动物耳蜗中HC再生的体内调控的见解，并展示了在大型scRNA-seq数据集中分析GRNs的方法。
Regeneration of mammalian cochlear hair cells (HCs) by modulating molecular pathways or transcription factors is a promising approach to hearing restoration; however, immaturity of the regenerated HCs in vivo remains a major challenge. Here, we analyzed a single cell RNA sequencing (scRNA-seq) dataset during Atoh1-induced supporting cell (SC) to hair cell (HC) conversion in adult mouse cochleae (Yamashita et al. (2018)) using multiple high-throughput sequencing analytical tools (WGCNA, SCENIC, ARACNE, and VIPER). Instead of focusing on differentially expressed genes, we established independent expression modules and confirmed the existence of multiple conversion stages. Gene regulatory network (GRN) analysis uncovered previously unidentified key regulators, including Nhlh1, Lhx3, Barhl1 and Nfia, that guide converted HC differentiation. Comparison of the late-stage converted HCs with the scRNA-seq data from neonatal mouse cochleae (Kolla et al. (2020)) revealed that they closely resemble postnatal day 1 wild-type OHCs, in contrast to other developmental stages. Using ARACNE and VIPER, we discovered multiple key regulators likely to promote conversion to a more mature OHC-like state, including Zbtb20, Nfia, Zmiz1, Gm14418, Bhlhe40, Six2, Fosb and Klf9. Our findings provide insights into the regulation of HC regeneration in adult mammalian cochleae in vivo and demonstrate an approach for analyzing GRNs in large scRNA-seq datasets.
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DOI：
10.1093/bioinformatics/btw216
发表时间：
2016-07-15
期刊：
Bioinformatics (Oxford, England)
影响因子：
--
作者：
Lachmann A;Giorgi FM;Lopez G;Califano A
通讯作者：
Califano A
影响因子：
20.6
作者：
通讯作者：
--
WGCNA：用于加权相关网络分析的 R 包。
影响因子：
3
作者：
Langfelder P;Horvath S
通讯作者：
Horvath S
影响因子：
64.8
作者：
Gubbels, Samuel P.;Woessner, David W.;Mitchell, John C.;Ricci, Anthony J.;Brigande, John V.
通讯作者：
Brigande, John V.
影响因子：
7.7
作者：
Sun S;Li S;Luo Z;Ren M;He S;Wang G;Liu Z
通讯作者：
Liu Z