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奈良科技学院(NAIST)的研究人员使用了一种名为PeakMatch的新算法，从单细胞RNAseq数据集重建了实时基因表达模式，并证明了生物钟基因调节植物细胞分化。这项研究不仅揭示了细胞命运决定的调控机制，而且提供了一种强大的新算法，可应用于广泛的单细胞转录组。
图:在提出的模型中，BES1通过抑制分生干细胞中LHY的表达来重新排列昼夜节律时钟，导致时钟的重相和重建，时钟基因的表达发生动态变化。重排时钟中的LUX调节表观遗传调控、细胞命运决定和细胞周期的关键因素，从而诱导细胞分化。
、人们说时间决定一切，对于细胞周期进程和分化来说，这一点再正确不过了。现在，来自日本的研究人员发现，生物钟对植物的正常发育至关重要。
发表在细胞的报道在美国，奈良科技学院(NAIST)的研究人员揭示，生物钟在植物细胞分化中起着指导作用。
生物钟参与细胞周期进程和细胞命运转变。在许多多细胞生物中，生物节律钟参与了分化过程;然而，植物生理时钟如何调节细胞分化仍不清楚。
“阐明生物钟如何参与细胞分化对于理解细胞命运决定的基础很重要，”该研究的资深作者远藤元(Motomu Endo)解释说。“然而，这很难在植物中进行研究，因为分离单个植物细胞具有挑战性，现有的分析方法依赖于“假时间”分析，不能准确反映正常的昼夜节律。”
为了解决这些挑战，研究人员使用微小的玻璃管从发育中的植物中分离出单个细胞，并分析了每个细胞中与昼夜节律和细胞分化相关的各种基因的表达。然后，他们开发了一种名为PeakMatch的新算法，从单细胞数据集中重建实时的基因表达模式。
Endo说:“使用这种强大的方法，我们能够表明时钟基因的表达谱在细胞分化之前发生了改变。”“具体来说，在早期分化细胞中，时钟基因LUX ARRYTHMO的诱导直接针对参与细胞周期进程的基因，从而调节细胞分化。”
进一步的研究表明，未分化细胞中生物钟谱的大规模变化会诱导时钟基因LUX的表达，从而直接触发细胞分化。
“综上所述，我们的研究结果表明，植物的生物钟在细胞分化中起着指导作用，”Endo说。“重要的是，我们的研究还为单细胞分辨率的时间序列分析提供了一种方法。”
因为在动物和植物中都可以观察到细胞分化过程中昼夜节律的发展，时钟基因直接调节细胞命运决定和细胞分裂的发现可能有助于理解多细胞生物中细胞分化是如何被控制的。新开发的PeakMatch算法也可以应用于其他生物的各种单细胞转录组。
A guiding role of the Arabidopsis circadian clock in cell differentiation revealed by time-series single-cell RNA sequencing
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