Biochemistry at single-cell resolution: a new approach to understand functional heterogeneity
单细胞分辨率的生物化学:理解功能异质性的新方法
基本信息
- 批准号:10021333
- 负责人:
- 金额:$ 65.23万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2020
- 资助国家:美国
- 起止时间:2020-09-11 至 2025-05-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AdoptionAllosteric RegulationAwardBiochemicalBiochemistryBioinformaticsBiological AssayBiologyBiomedical ResearchCell CycleCell ExtractsCell physiologyCellsCellular AssayChromatinComplexDNADataDevelopmentEnzyme ActivationEnzyme InhibitionEnzyme Inhibitor DrugsEnzymesEventFoundationsGene ExpressionGenotypeGleanGoalsHeterogeneityHigh-Throughput DNA SequencingHuman BiologyIn SituIndividualLipidsMassive Parallel SequencingMeasurementMeasuresMessenger RNAMethodsModalityModernizationOrganPhasePolysaccharidesPost-Translational Protein ProcessingProteinsRNARegulationResolutionScienceTissuesWhole Organismcell typecofactorenzyme activityexperimental studyfunctional statushuman diseasein vivoindexinginnovationmRNA Expressionnovel strategiessingle cell mRNA sequencingsingle cell proteinstooltumor
项目摘要
Abstract
New methods to study heterogeneity at cellular resolution in complex tissues are
transforming our understanding of human biology and disease. These approaches
measure differences in gene expression, chromatin accessibility, and protein levels
across thousands to millions of cells to understand developmental trajectories of tissues,
tumors, and whole organisms. But these methods rely on measurements of static levels
of DNA, RNA, and proteins, and fail to capture dynamic biochemical activities that
underlie complex cellular functions. Instead of developing more direct readouts of
cellular function, the field has focused on inferring functional status from measurements
of mRNA abundance and chromatin accessibility in single cells. To accelerate the study
of biochemical heterogeneity among single cells, we developed functional assays as a
new modality for single-cell experiments. Instead of measuring the abundance of
molecules—i.e., levels of DNA, RNA, or protein—from single cells and predicting cell
functional states (e.g., cell cycle phase), our key innovation is to directly quantify
enzymatic activities in single cells by measuring the conversion of substrates to products
by single cell extracts in a high-throughput DNA sequencing experiment. Our approach
is compatible with existing platforms that measure gene expression in thousands to
millions of individual cells and enables many different enzymatic activities to be
measured simultaneously.
抽象的
研究复杂组织细胞分辨率异质性的新方法
这些方法改变了我们对人类生物学和疾病的理解。
测量基因表达、染色质可及性和蛋白质水平的差异
跨越数千到数百万个细胞来了解组织的发育轨迹,
但这些方法依赖于静态水平的测量。
DNA、RNA 和蛋白质,并且无法捕获动态生化活动
是复杂细胞功能的基础,而不是开发更直接的读数。
细胞功能,该领域专注于从测量中推断功能状态
单细胞中 mRNA 丰度和染色质可及性的研究旨在加速研究。
为了研究单细胞之间的生化异质性,我们开发了功能测定法
单细胞实验的新模式,而不是测量丰度。
来自单个细胞和预测细胞的分子(即 DNA、RNA 或蛋白质的水平)
功能状态(例如细胞周期阶段),我们的关键创新是直接量化
通过测量底物到产物的转化来测量单细胞中的酶活性
通过高通量 DNA 测序实验中的单细胞提取物我们的方法。
与现有平台兼容,可测量数以千计的基因表达
数以百万计的单个细胞,使许多不同的酶活性能够被
同时测量。
项目成果
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专著数量(0)
科研奖励数量(0)
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