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GreenCells：植物lncRNA单细胞分析资源

已有 254 次阅读 2025-12-19 16:05 |个人分类:科普|系统分类:科普集锦

GreenCells：植物lncRNA单细胞分析资源

长链非编码 RNA（lncRNA）是长度超过 200 个核苷酸的不编码蛋白质的 RNA 分子。最初被视为无功能意义的转录噪音，lncRNA 现在已被认识到在调控基因转录中发挥着关键作用调控植物发育和细胞分化，并介导对干旱、盐碱和低温等环境胁迫的响应。例如，在拟南芥中，lncRNA COLDAIR 通过与多梳抑制复合体 2（PRC2）相互作用来抑制 FLC 表达，从而调控开花时间。此外，已鉴定出一些功能特征明确的 lncRNA，如IPS1，它调控磷酸盐稳态；ASCO-lncRNA调节侧根发育；以及 APOLO通过生长素信号通路影响植物发育。这些发现突显了 lncRNA 在植物生长、发育和环境适应中的重要作用，使其成为功能基因组学研究的一个焦点。

尽管高通量测序技术快速发展，植物特异性长链非编码 RNA 数据库如 PLncDB和 GreenNC也已建立，但我们对植物长链非编码 RNA 功能的理解仍然有限。这种局限性源于几个挑战，包括长链非编码 RNA 序列保守性低，阻碍了跨物种的功能推断，以及它们通常表达水平低，使得检测和功能鉴定困难。计算方法，包括共表达网络分析，已被越来越多地用于预测长链非编码 RNA 功能。例如，通过共表达分析发现的六种新型长链非编码 RNA 可能通过调节 ACY3、NR1D1 和 MZB1 成为皮肤鳞状细胞癌的生物标志物，可能影响细胞凋亡和自噬。类似地，MSTRG.8888.1 被鉴定为共表达模块中的核心基因，影响了某些与耐盐相关功能转录本的表达。在黄瓜中，一个长链非编码 RNA-信使 RNA 共表达网络也揭示了参与应激反应调控的长链非编码 RNA。

虽然批量 RNA 测序（RNA-seq）已成为转录组分析的强大工具，但其对不同细胞群体转录本的均一化处理可能会掩盖仅限于特定细胞类型或细胞状态的 lncRNA。单细胞 RNA 测序的出现则通过提供高分辨率数据，革新了转录组学研究，使人们能够研究细胞多样性和动态发育过程。鉴于长链非编码 RNA 表达的细胞特异性，单细胞 RNA 测序为在单细胞分辨率下研究长链非编码 RNA 的调控提供了一种强大的方法。例如，一项关于 COVID-19 患者的研究在 CD14 单核细胞中鉴定了髓系特异性长链非编码 RNA PIRAT。类似地，单细胞 RNA 测序分析显示，长链非编码 RNA Maenli 在胚胎细胞中与 En1 共表达，并通过顺式调控激活其表达，促进小鼠和人类的肢体发育。此外，See 等人利用单细胞数据鉴定了 359 个心脏核长链非编码 RNA，其中30%此前未被注释。

为促进植物长链非编码 RNA（lncRNA）的单细胞水平研究，开发一个专注于植物 lncRNA 的单细胞数据库具有重要意义。尽管已建立一些植物特异性单细胞数据库，如 PlantscRNAdb 、scPlantDB和 PsctH，但这些资源主要强调蛋白质编码基因。因此，亟需一个以植物 lncRNA 为中心、具有单细胞分辨率的专门数据库。为填补这一空白，Wu等人开发了一个综合平台，旨在探索植物 lncRNA 在单细胞水平上的表达模式和调控特征。该平台系统性地整合了来自八种植物物种（包括拟南芥、水稻、玉米和番茄等）的 scRNA-seq 数据，涵盖 14 种不同的组织类型。通过严格的质量控制和数据处理，已鉴定出众多细胞类型特异性的 lncRNA 和蛋白质编码基因，所有这些数据均可通过在线平台获取。该数据库还提供细胞类型特异性共表达网络，其中包含长链非编码 RNA 和蛋白质编码基因，从而实现对长链非编码 RNA 的更深入研究。进一步分析表明，许多长链非编码 RNA 在细胞调控网络中发挥关键作用，其中一些作为枢纽基因，提示它们可能参与细胞功能调控和信号转导。与最近发表的植物单细胞转录组数据库 PscLncRNA相比，GreenCells平台更加全面。它涵盖了更广泛的植物物种，集成了合并样本和单个样本分析，并能够更深入地探索不同样本中长链非编码 RNA 的表达和网络特征。此外，GreenCells还集成了有用的工具，如单细胞数据分析模块、BLAST 和网络可视化工具，以促进对长链非编码 RNA 的深入挖掘。GreenCells数据库将成为推进我们对植物长链非编码 RNA 及其单细胞分辨率下多样化生物学功能理解的重要资源。

图1 GreenCells 工作流程。A，数据库中包含的基本数据统计信息，涵盖八种物种，约 90 万个细胞和超过 77,000 个 lncRNA。B，单细胞数据的上游分析通用工作流程。C，数据库的关键功能，包括标记基因鉴定、功能富集分析、细胞类型特异性共表达网络和细胞间通讯分析。D，GreenCells 数据库的主要模块：浏览、表达、搜索和工具

参考文献

[1] Wu C, Liu J, Li Y, Yang W, Wang J, Liu C. GreenCells: A comprehensive resource for single-cell analysis of plant lncRNAs. J Biol Chem. 2025;301(10):110678. doi:10.1016/j.jbc.2025.110678

以往推荐如下：

1. 分子生物标志物数据库MarkerDB

2. 细胞标志物数据库CellMarker 2.0

3. 细胞发育轨迹数据库CellTracer

4. 人类细胞互作数据库：CITEdb

5. EMT标记物数据库：EMTome

6. EMT基因数据库：dbEMT

7. EMT基因调控数据库：EMTRegulome

8. RNA与疾病关系数据库：RNADisease v4.0

9. RNA修饰关联的读出、擦除、写入蛋白靶标数据库：RM2Target

10. 非编码RNA与免疫关系数据库：RNA2Immune

11. 值得关注的宝藏数据库：CNCB-NGDC