Measuring Signaling and RNA-Seq in the Same Cell Links Gene Expression to Dynamic Patterns of NF-κB Activation.
Measuring Signaling and RNA-Seq in the Same Cell Links Gene Expression to Dynamic Patterns of NF-κB Activation.
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在同一细胞中测量信号传导和 RNA-Seq 将基因表达与 NF-κB 激活的动态模式联系起来。
DOI：
10.1016/j.cels.2017.03.010
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发表时间：
2017-04-26
期刊：
影响因子：
9.3
通讯作者：
Covert MW
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lane K;Van Valen D;DeFelice MM;Macklin DN;Kudo T;Jaimovich A;Carr A;Meyer T;Pe'er D;Boutet SC;Covert MW
信号蛋白在对刺激的动态反应中表现出显著的细胞间异质性，但这种异质性的后果在很大程度上仍然未知。例如，先天免疫转录因子核因子κB （NF-κB）对基因表达输出的动态贡献是有争议的。在这里，我们通过整合活细胞成像方法和单细胞测序技术来探索这些问题。我们使用这种方法来测量脂多糖诱导的NF-κB激活的动力学和同一个体细胞的全局转录反应。我们的研究结果确定了与NF-κB激活动力学相关的多种不同的细胞因子表达模式，建立了NF-κB动力学在决定细胞表型中的功能作用。将这种方法应用于其他模型系统和单细胞测序技术具有重大的发现潜力，因为现在有可能追踪细胞行为，从最初的刺激，通过信号传导途径，到基因表达的全基因组变化，所有这些都在单个细胞内。我们提出了一种集成的活细胞成像和单细胞RNA-seq方法，并使用它来研究NF-κB动力学与同一单细胞中基因表达之间的联系。
Signaling proteins display remarkable cell-to-cell heterogeneity in their dynamic responses to stimuli, but the consequences of this heterogeneity remain largely unknown. For instance, the contribution of the dynamics of the innate immune transcription factor nuclear factor κB (NF-κB) to gene expression output is disputed. Here we explore these questions by integrating live-cell imaging approaches with single-cell sequencing technologies. We used this approach to measure both the dynamics of lipopolysaccharide-induced NF-κB activation and the global transcriptional response in the same individual cell. Our results identify multiple, distinct cytokine expression patterns that are correlated with NF-κB activation dynamics, establishing a functional role for NF-κB dynamics in determining cellular phenotypes. Applications of this approach to other model systems and single-cell sequencing technologies have significant potential for discovery, as it is now possible to trace cellular behavior from the initial stimulus, through the signaling pathways, down to genome-wide changes in gene expression, all inside of a single cell. We present an integrated live-cell imaging and single-cell RNA-seq approach and use it to investigate the link between NF-κB dynamics and gene expression in the same single cell.
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