大家好，欢迎观看《时空日报》第337期。本期介绍的时空/细胞组学相关研究文章共计2篇。以下是应用时空云平台STOmics Cloud的Genpilot模块生成的文章概要，并辅以人工审核，供了解参考。
趋同持久性细胞状态的鉴定与遗传解析
Identification and genetic dissection of convergent persister cell states
Nature; IF: 50.500; DOI: 10.1038/s41586-024-08124-2
内容概要：
① 科学家们面临着一个长期存在的挑战，即理解持久性细胞的精确生理状态和遗传基础。持久性细胞是一种罕见的表型变异体，它们能够在通常致死的抗生素水平下存活，成为清除细菌感染的主要障碍。为了深入探究这一难题，科学家们开展了一系列研究。
② 在这项研究中，科学家们利用高分辨率单细胞RNA图谱技术，生成了大肠杆菌生长转变的详细图谱。这一图谱揭示了来自不同遗传和生理模型的持久性细胞在转录状态上的共同特征，它们与标准生长阶段明显不同，主要表现为翻译缺陷。为了进一步研究这些特征，科学家们采用了超密集CRISPR干扰技术，以确定大肠杆菌中每个基因对持久性细胞形成的影响。
③ 通过这一研究，科学家们发现了两个关键基因，即lon和yqgE。lon基因编码一种高度保守的蛋白酶，而yqgE基因则是一个特征描述较少的基因，其产物强烈调节饥饿后休眠期和持久性的持续时间。这一发现揭示了饥饿触发持久性的关键生理和遗传因素，为针对顽固性细菌感染中持久性细胞的治疗提供了新的思路。科学家们相信，这一研究将推动对持久性细胞形成机制的深入理解，并为开发更有效的抗生素疗法提供有力支持。
大肠杆菌生长阶段单细胞RNA图谱揭示了一种独特的持久性细胞状态
其他研究：持久性细胞，持久性细胞，遗传基础，大肠杆菌，超密集CRISPR干扰技术，高度保守蛋白酶，scRNA-seq ; Blattman SB, Jiang W, McGarrigle ER, Liu M, Oikonomou P, Tavazoie S.; Department of Biological Sciences, Columbia University, New York, NY, USA.
癌细胞中细胞外DNA的协同遗传
Coordinated inheritance of extrachromosomal DNAs in cancer cells
Nature; IF: 50.500; DOI: 10.1038/s41586-024-07861-8
内容概要：
① 染色体遗传理论明确指出，位于同一条染色体上的基因在遗传给下一代时会一起分离，而不同染色体上的基因则会以独立的方式分配。然而，在癌症细胞中，细胞外DNA（ecDNA）的存在打破了这一常规。ecDNA在癌症中非常普遍，并通过细胞分裂过程中的随机分离，驱动癌基因的扩增、基因表达的失调以及肿瘤内部的异质性。
② 值得注意的是，不同的ecDNA序列，被称为ecDNA种类，可以在癌细胞中共存，并促进分子间的合作。但关于肿瘤细胞内多种ecDNA种类是如何跨体细胞世代进行分配和维持的，科学界一直存在疑问。最近的研究揭示，合作的ecDNA种类通过有丝分裂的共同分离而实现协同遗传。成像和单细胞分析表明，在人体癌细胞中，编码不同癌基因的多种ecDNA共存，并且它们的拷贝数呈现出相关性。在有丝分裂期间，这些ecDNA种类会进行不对称的协同分离，导致子细胞在受到选择压力之前，就已经在多种ecDNA种类的拷贝数上同时增加。
③ 进一步的研究发现，有丝分裂开始时分子间的邻近性和活跃转录对于ecDNA种类的协同分离至关重要。当转录受到抑制时，ecDNA的共分离现象会减少。通过计算模型，科学家们揭示了ecDNA共分离和共选择的定量原理，并预测了它们在癌细胞中的分布。这一发现不仅为理解ecDNA在癌症中的作用提供了新的视角，也为开发针对合作ecDNA癌基因的治疗策略提供了指导。此外，ecDNA的协同遗传还为癌基因合作和新的基因调控通路提供了稳定性，使得有利的表观遗传状态组合能够在细胞世代间传递，从而增加了癌细胞的适应性和生存能力。
单个癌细胞中编码不同癌基因序列的ecDNA种类之间存在相关性
疾病研究：染色体遗传理论，细胞外DNA（ecDNA），癌症，ecDNA种类，拷贝数相关性，单细胞测序 ; Hung KL, Jones MG, Wong IT, et al.; Center for Personal Dynamic Regulomes, Stanford University, Stanford, CA, USA.
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审校 | 赵芳
题图 | 彭卫
排版 | 小飞鱼
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