近日，来自瑞典卡罗林斯卡学院的Rickard Sandberg研究团队在《Nature Cell Biology》期刊上发表了一篇题为“Single-cell new RNA sequencing reveals principles of transcription at the resolution of individual bursts”的文章。研究通过单细胞新RNA测序技术，详细解析了哺乳动物基因转录过程中以独立爆发形式发生的机制，并指出合成率（ksyn）是决定每次转录爆发规模的关键因素。

 

  研究背景与技术革新

 

传统的实时成像实验和单细胞RNA测序（scRNA-seq）已经提供了转录爆发存在的直接证据，但现有方法在推断转录动力学参数时存在局限性，特别是难以区分合成率与转录关停率。合成率决定了每次转录爆发期间产生的RNA分子数量，而转录关停率则影响了转录静止期的持续时间。

 

为了解决这些问题，研究团队开发了NASC-seq2技术，这是一种改进的新RNA测序方法。该方法利用4-硫代尿苷（4sU）来标记新合成的RNA，并结合计算分析来区分新合成的RNA与已有的RNA。在对10,000个原代小鼠成纤维细胞进行单细胞新RNA测序的过程中，NASC-seq2方法提高了检测敏感性和细胞处理通量，显著增加了每个细胞中检测到的基因数目。

 

  研究成果

 

研究者通过定量分析标记的新RNA分子，得出了关于转录爆发频率和RNA合成速率的数据。结果表明，合成率是决定每次转录爆发期间产生的RNA分子数量的关键因素，而转录关停率则相对稳定。这意味着，基因表达调控的一个重要方式是通过调整合成率来控制转录爆发的规模。

 

此外，研究还探索了基因间的转录爆发是否具有协同性。利用NASC-seq2技术生成的高分辨率数据，研究者观察到，在同一细胞中，大多数基因的转录爆发是独立发生的。仅有少数基因对，特别是那些位于基因组邻近位置的同源基因对，表现出轻微的协同爆发趋势。

 

  研究意义

 

该研究不仅揭示了哺乳动物基因转录主要以爆发形式进行的事实，还发现大多数基因的转录爆发是彼此独立的，协同爆发较为罕见。通过NASC-seq2技术的改进应用，研究揭示了转录爆发的动力学规律，并指出了合成率在其中的重要性。

 

未来，NASC-seq2技术的应用可以扩展到不同的细胞类型或组织中，进一步探索参与合成率调节的转录因子或调控元件，研究转录爆发的动力学特性如何影响基因功能表达，并继续改进测序技术，以期获得更深层次的生物学见解。