Massively parallel and time-resolved RNA sequencing in single cells with scNT-seq.
Massively parallel and time-resolved RNA sequencing in single cells with scNT-seq.
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DOI：
10.1038/s41592-020-0935-4
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发表时间：
2020-10
期刊：
影响因子：
48
通讯作者：
Wu H
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Qiu Q;Hu P;Qiu X;Govek KW;Cámara PG;Wu H
单细胞RNA测序提供了整个转录组的快照，但模糊了时间RNA动力学。在这里，我们提出了单细胞代谢标记的新RNA标记测序（scNT-Seq），这是一种大规模平行分析来自同一细胞的新转录和已有mrna的方法。这种基于液滴微流体的方法能够在条形码珠上进行高通量化学转化，有效地标记新转录的mrna与T-to-C取代。利用scNT-Seq，我们在约55,000个单细胞中共同分析了新的和旧的转录组。这些数据揭示了响应神经元激活的单细胞水平上的时间分辨转录因子活性和细胞状态轨迹。我们进一步测定了RNA生物发生和衰变的速率，以揭示多能和罕见的多能两细胞胚胎样（2c样）干细胞状态之间逐步转化过程中的RNA调控策略。最后，将scNT-Seq与遗传扰动结合，鉴定DNA甲基胞嘧啶双加氧酶作为一种表观遗传屏障进入2c样细胞状态。因此，时间分辨的单细胞转录组分析为研究细胞类型特异性RNA调控机制开辟了新的思路。
Single-cell RNA sequencing offers snapshots of whole transcriptomes but obscures the temporal RNA dynamics. Here we present single-cell metabolically labeled new RNA tagging sequencing (scNT-Seq), a method for massively parallel analysis of newly-transcribed and pre-existing mRNAs from the same cell. This droplet microfluidics-based method enables high-throughput chemical conversion on barcoded beads, efficiently marking newly-transcribed mRNAs with T-to-C substitutions. Using scNT-Seq, we jointly profiled new and old transcriptomes in ~55,000 single cells. These data revealed time-resolved transcription factor activities and cell state trajectories at single-cell level in response to neuronal activation. We further determined rates of RNA biogenesis and decay to uncover RNA regulatory strategies during stepwise conversion between pluripotent and rare totipotent two-cell-embryo-like (2C-like) stem cell states. Finally, integrating scNT-Seq with genetic perturbation identifies DNA methylcytosine dioxygenases as an epigenetic barrier into 2C-like cell state. Time-resolved single-cell transcriptomic analysis thus opens new lines of inquiry regarding cell-type-specific RNA regulatory mechanisms.
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影响因子：
5.4
作者：
Alles J;Karaiskos N;Praktiknjo SD;Grosswendt S;Wahle P;Ruffault PL;Ayoub S;Schreyer L;Boltengagen A;Birchmeier C;Zinzen R;Kocks C;Rajewsky N
通讯作者：
Rajewsky N
影响因子：
56.9
作者：
Battich, Nico;Beumer, Joep;van Oudenaarden, Alexander
通讯作者：
van Oudenaarden, Alexander
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64.8
作者：
La Manno G;Soldatov R;Zeisel A;Braun E;Hochgerner H;Petukhov V;Lidschreiber K;Kastriti ME;Lönnerberg P;Furlan A;Fan J;Borm LE;Liu Z;van Bruggen D;Guo J;He X;Barker R;Sundström E;Castelo-Branco G;Cramer P;Adameyko I;Linnarsson S;Kharchenko PV
通讯作者：
Kharchenko PV
影响因子：
48
作者：
Habib N;Avraham-Davidi I;Basu A;Burks T;Shekhar K;Hofree M;Choudhury SR;Aguet F;Gelfand E;Ardlie K;Weitz DA;Rozenblatt-Rosen O;Zhang F;Regev A
通讯作者：
Regev A
使用纳米液液滴对单个细胞的高度平行基因组表达分析。
影响因子：
64.5
作者：
Macosko EZ;Basu A;Satija R;Nemesh J;Shekhar K;Goldman M;Tirosh I;Bialas AR;Kamitaki N;Martersteck EM;Trombetta JJ;Weitz DA;Sanes JR;Shalek AK;Regev A;McCarroll SA
通讯作者：
McCarroll SA