研究文章

人类血细胞中蛋白质编码基因的全基因组转录组分析

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科学 2019年12月20日:
卷 366,问题6472,eaax9198
DOI:10.1126 / science.aax9198

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血细胞蛋白表达图谱

全基因组分析正日益为基础和应用生物医学科学的发展提供资源。 Uhlen 等。 进行了人类血细胞类型的全局表达分析,并将此数据与人类蛋白质图谱中所有主要人类组织和器官的数据整合在一起。 该综合纲要允许对所有人类蛋白质编码基因的组织和细胞类型分布进行分类。

科学 ,本期p。 eaax9198

结构化摘要

介绍

在临床和研究环境中,血液都是人类进行分子分析的主要来源,并且是许多治疗策略的目标,强调需要对构成人类血液的细胞进行全面的分子图分析。 人类蛋白质图谱计划( www.proteinatlas.org )是一个开放式数据库,旨在通过整合各种组学技术(包括基于抗体的成像)来绘制所有人类蛋白质的图谱。 以前,人类蛋白质图谱包括来自外周血单核细胞的基因表达信息,但不包括该细胞类型内血细胞的许多亚群。 为了提高分辨率,我们对血液中的组成细胞进行了深入表征,以提供单个人血细胞中基因表达的详细视图,并将其与体内其他组织相关联。

理据

在流式细胞仪分选的18个典型免疫细胞群体(图1)中进行了基于转录组学的定量表达分析。 血细胞表达谱与组织表达谱相结合,包括来自外部来源的转录组学数据,以扩展组织类型的数量以及数据库中包括的大脑区域。 就血细胞和组织中的表达特异性和分布而言,已经对蛋白质编码基因进行了全基因组分类。

结果

我们提供了人类血细胞中所有蛋白质编码基因表达的图集,并结合了人体所有主要组织和器官中所有蛋白质编码基因的特异性和分布的分类。 对血细胞RNA表达谱进行全基因组分析可以鉴定在各种免疫细胞中表达升高的基因,从而确认了众所周知的蛋白质标记,而且还鉴定了用于深入分析的新靶标。 有1448个蛋白质编码基因在单个免疫细胞类型中具有丰富的表达。 进一步研究相应的蛋白质以探索与各个细胞表型相关的生物学功能将是有趣的。 所有细胞类型富集和群体富集基因的网络图(图1B)显示,许多细胞类型富集的基因位于嗜中性粒细胞,嗜酸性粒细胞和浆细胞样树突状细胞中,而许多T和B基因升高细胞在这些淋巴细胞的亚群中富集。 为了说明这种资源的有用性,我们显示了已知会导致人类原发性免疫缺陷的基因在细胞中的分布,并发现其中许多基因在目前尚未涉及这些疾病的细胞中表达,这说明了该全球地图集如何帮助我们更好地理解特定基因在人类细胞和组织中的功能。

结论

在这项研究中,我们对分类的血液免疫细胞群中的蛋白质编码基因进行了全基因组转录组分析,以表征所有细胞类型中每个基因的表达水平。 所有数据都作为人类蛋白质图集的一部分显示在交互式,开放获取的血液图集中,并与所有主要组织的表达谱整合在一起,以提供所有蛋白质编码基因的空间分类。 这允许在全基因组范围内探索人类免疫细胞群体以及所有主要人类组织和器官的表达谱。

Outline of the analysis of human single blood cell types. 图1. 人类单血细胞类型的分析概述。

A )造血分化的示意图。 这项研究分析了底部一行所示的细胞类型。 NK,自然杀手。 ( B )网络图显示了18种细胞类型中的细胞类型–(红色)和富集组(黄色)基因的数量。 该网络仅限于具有至少七个基因的节点。 DC,树突状细胞; T-reg,调节性T细胞; gdT细胞,γ-δT细胞; MAIT,粘膜相关的不变性。

抽象

在临床和研究环境中,血液都是人类进行分子分析的主要来源。 它是许多治疗策略的目标,强调需要对构成人血的细胞进行全面的分子图分析。 在这项研究中,我们对分类的血液免疫细胞群体中的蛋白质编码基因进行了全基因组转录组分析,以表征跨血细胞类型的各个基因的表达水平。 所有数据都作为人类蛋白质图集的一部分显示在交互式,开放获取的血液图集中,并与所有主要组织的表达谱整合在一起,以提供所有蛋白质编码基因的空间分类。 这允许在全基因组范围内探索人类免疫细胞群体以及所有主要人类组织和器官的表达谱。

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