大家好，今天给大家介绍的这一篇题为 Proteo stasis governs differe ntial tempe rature sensitivity across embr yonic cell types（蛋白质稳定控制不同胚胎细胞类型的温度敏感性差异）温度和发育速率在动物发育过程中通常是相关的。较高温度下发育的加速归因于代谢率和蛋白质合成的增加。
01
研究背景
胚胎发育非常健壮，但温度应激会降低其产生解剖结构不变的动物的能力。与环境应激相关的表型表明，一些细胞类型对压力比其他人更敏感，但这种敏感的基础尚不清楚。在这里，我们描述使用全动物单细胞RNA对温度胁迫下的数百个斑马鱼胚胎进行研究测序（RNA-seq）来鉴定驱动表型变异的细胞类型和分子程序。我们发现温度扰乱了许多细胞类型的正常比例和基因表达程序并引入了开发时序的异步性。脊索对调节系统特别敏感，我们将其映射为一种特殊的细胞类型：鞘细胞。这些细胞在温度升高，导致脊索的级联结构失效和解剖缺陷。我们的研究表明，全动物单细胞RNA-seq可以确定发育的机制鲁棒性和精确定位构成关键故障点的细胞类型。
见图一
应激对表型变异性的影响通过单细胞转录组的个体动物散列来捕捉
图一
（A） 在标准和高温下培养的24个hpf胚胎的代表性图像；具有正常外观和弯曲尾巴表型的单个胚胎包含在数据集中。
（B） 温度扰动实验和单个胚胎哈希的实验工作流程。
（C） 温度扰动数据集的均匀流形近似和投影（UMAP），投影到参考图谱的坐标空间中（见Sa unders等人32）。右侧显示了如何转换单细胞数据以生成细胞组成矩阵。
见图二
通过细胞类型组成对胚胎进行分期可以捕捉温度诱导的发育加速，并允许分离温度对细胞丰度的影响。
图二
（A） 使用来自发育参考的所有单个胚胎产生的胚胎轨迹的UMAP；主图的每一段表示一个2-小时发展窗口，注意到关键事件。右图显示了在每个时间点，温度升高的胚胎是如何“超过”28摄氏度的胚胎阶段轨迹上的对应物（用水平条指示的每个温度的中间假二期）。
（B） 散点图显示平均假阶段值与温度诱导的发育加速线性模型的预期值相关速度误差条表示标准偏差。线性回归的结果以黑色显示。
（C） 散点图显示了参考数据集中所有胚胎与转录组中最近邻标记转移的平均假分期值空间两个轴上的误差条表示标准偏差；细胞组成和转录组都包含关于发育阶段的大量信息。
（D） 热图显示了相对于未处理的、阶段匹配的对照，温度对平均细胞类型丰度的影响（左）和对变异性的影响（相对于对照）的细胞计数（右）。β二项回归的显著检验（q<0.05）用黑框表示。每一列表示伪阶段仓，其中来自未处理样品和处理样品的胚胎是阶段匹配的。
（E） 所有细胞类型的UMAP，通过在34℃培养的严重（弯曲）个体与外观正常的胚胎相比的相对丰度变化而着色在34℃。
见图三
温度导致不同细胞类型的发育速率不同。
图三
（A） 点图显示了所有细胞类型在24hpf时的转录年龄，由温度决定。y轴上的细胞类型按其相对加速度排序34C，在顶部附近突出显示最敏感的细胞类型，在底部附近突出显示不敏感的类型。所有温度下的电池类型排序相同；具体的示例用标签表示。
（B） 直方图显示了每个温度下相对细胞类型进展的分布，垂直线显示了预期的相对进展整个胚胎。
（C） 条形图显示了与代谢、蛋白质折叠、增殖和应激反应相关的几种细胞过程的表达水平的影响大小添加剂模型，其预测细胞类型在高温下的相对进展。
（D） 散点图显示了每种细胞类型中UPR的基础水平及其相对进展，揭示了两种温度的积极趋势。
（E） 密度直方图显示在高温下培养的胚胎在发育阶段的方差增加。
（F） 热图显示胚胎中所有细胞类型的转录年龄的成对相关系数；在28摄氏度时，大多数细胞类型对呈正相关在单个胚胎中，而这种相关性结构在升高的温度下会减弱。
（G） 每个温度下成对相关值的密度直方图，总结（F）中所示的相关结构损失。
见图四
UPR的异常调节是脊索温度敏感性的基础。
图四
（A） 散点图显示所有胚胎细胞类型的翻译特征和UPR特征水平。与UPR已知的平移衰减一致，这些过程在细胞类型之间通常是不相关的。脊索（绘制为黑点）是一个例外，具有正相关（Pearson的r=0.51）在这些过程和胚胎亚群中普遍定期审议和翻译的可观水平之间。
（B） 显示翻译+UPR共表达发生情况的圆形条形图，显示为每种细胞类型中双阳性的百分比（灰色条）。覆盖点显示了在升高的温度下培养的胚胎的双阳性细胞的原始百分比，分别在32摄氏度和34摄氏度下呈粉红色和暗红色橙色条显示了在升高的温度下，每种细胞类型中双阳性细胞比例的相对变化。对于绝大多数细胞类型差异为负值。脊索、下垂体和胸鳍芽是唯一的例外，其中双阳性细胞会随着温度的变化而增加增长。
（C） 标记基因图显示了定义脊索亚型的基因表达（rab32a和cav3在空泡化细胞中；col8a1a在鞘细胞中；entpd5a在矿化前鞘细胞中）。
（D） UMAP显示来自参考和温度扰动实验的共包埋脊索细胞，根据的平均时间点标签着色引用中最近的邻居。指示了每种单元格类型的注释。
（E） UMAP显示了在UMAP空间中使用热点测试（q<0.05）进行的具有显著空间偏差的温度扰动实验的鞘细胞（见STAR方法）。具有显著空间碱基的细胞显示为红色。插图显示这些细胞中UPR标记物和翻译特征的水平随着温度。
见图五
Atf6的缺失限制了温度诱导的发育速率加速，并增加了脊索的温度敏感性。
图五
（A） 在28摄氏度和35摄氏度下培养的野生型和atf6脆胚尾部的阿尔金蓝染色脊索图像（黑白相机图像）。薯片中脊索缺陷的例子在高温下升高，扭结用红色箭头表示（苯基硫脲用于28℃薯片的成像）。
（B） 箱形图显示整个胚胎（左）和脊索（右）在34摄氏度下加速发育的能力降低，而没有发育延迟在28℃时是明显的。
（C） atf6薯片中脊索鞘细胞的TEM结果在高温下升高，显示ER结构被破坏和胶原原纤维聚集（红色星号）。比例尺，200 nm；sc，鞘细胞；s、 护套。
02
研究结论
最后，我们的发展稳健性模型表明建立一个正确比例的胚胎取决于精确的的发展轨迹之间的时间和协调不同的细胞类型。我们已经证明，这种时间和协调在一定程度上是通过UPR控制细胞蛋白稳定来实现的。然而，除了大的直接可视化之外脊索鞘中的蛋白质，我们还不能直接将蛋白质水平测量与我们对整个embryo发育轨迹的单细胞分析联系起来。
好了，今天的文献解读就到这儿来，我们下期再见！如果你正在开展临床研究.需要方案设计.数据管理. 数据分析等支持.也随时可以联系我们。
联系客服
