单个细胞的RNA速度gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BadgydF4y2Ba,读的例子密度intronic玻利亚和律polyT序列。浏览器截图显示读取的密度从10 x铬小鼠海马数据集(上跟踪每个面板),小鼠骨髓inDrop数据集(第二个跟踪从顶部)和肾上腺髓质分化评估使用SMART-seq2(第三轨)。底部两个跟踪显示基因注释和立场的聚(或polyT序列的长度至少15 bp与一个允许不匹配。聚/ polyT盒子颜色是蓝色的,如果在整合方向延伸到底层的基因的转录(也就是说,将导致新兴的RNA分子聚序列转录),或红色,如果他们在不整合面向位置(也就是说,将导致polyT RNA序列)。3′-end-based 10 x铬和inDrop协议显示离散山峰下游的聚(启动网站,10倍的数据也显示峰值上游的polyT网站。SMART-seq2协议显示更加扩散高峰,预计从全身的净化过程所使用的协议。gydF4y2BaegydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BahgydF4y2Ba密度、平均阅读资料整合和不和谐的内部启动网站。情节展现观察/预期intronic读周围密度(A)gydF4y2Ba_15gydF4y2Ba或(T)gydF4y2Ba_15gydF4y2Ba与1允许错配序列()内intronic地区。的gydF4y2BaxgydF4y2Ba轴显示位置相对于图案位置(完全),在基因组参考方向。粗线显示全基因组(平均削减染色体之间的两个极端值为每个职位)。单个染色体显示为半透明的平均线。gydF4y2BaegydF4y2Ba,概要文件的鼠标海马10倍的数据集(铬gydF4y2BangydF4y2Ba= 18213)。gydF4y2BafgydF4y2Ba,对人类前脑10 x档案数据(gydF4y2BangydF4y2Ba= 1720)。gydF4y2BaggydF4y2Ba肾上腺髓质分化的概要文件数据测量使用SMART-seq2 (gydF4y2BangydF4y2Ba= 385)。gydF4y2BahgydF4y2Ba,老鼠骨髓概要数据测量使用inDrop (gydF4y2BangydF4y2Ba= 3018)。每个图的左上角显示所有intronic读取的数量(即基因内的下降,但不接触一个外显子),属于内部启动站点周围的250个基点(1500个基点是用于SMART-seq2数据集)。在10 x数据,整合内部启动站点产生更强的信号,它们在基因组中的频率低于不和谐的网站,这样整体不和谐的网站占intronic信号稍高的分数。相比之下,inDrop数据集似乎不和谐的启动非常有限。gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba在人类细胞中,代谢标签的设计实验。HEK293细胞暴露于4-thiouridine su(4) 5、15或30分钟,贴上分数是分离和分析。也没有下拉控制分析,代表了平衡态(∞)。gydF4y2BabgydF4y2Ba,预计的概要的丰富和分数标记拼接和unspliced RNA分子。gydF4y2BacgydF4y2Ba观察到的基因集群的动态资料,产生两组:绝大多数(83.4%)和增加的期望一致标签;和一个较小的比例(16.6%)的不和谐的基因。酒吧表明s.e.m。gydF4y2BangydF4y2Ba_{基因gydF4y2Ba}= 998,gydF4y2BangydF4y2Ba_{技术gydF4y2Ba}= 2,gydF4y2BangydF4y2Ba_{生物gydF4y2Ba}= 2。gydF4y2BadgydF4y2Ba、曲线显示最大似然适合数据,基于解析解的步骤增加转录率。健康的收益率的值gydF4y2BaβgydF4y2Ba和gydF4y2BaγgydF4y2Ba,时间常数的特征gydF4y2BaτgydF4y2Ba,定义为所需的时间达到1 - 1 / e≈渐近值的63.2%。gydF4y2BaegydF4y2Ba的分布gydF4y2BaτgydF4y2Ba值。gydF4y2BafgydF4y2Ba的联合分布gydF4y2BaβgydF4y2Ba和gydF4y2BaγgydF4y2Ba参数(gydF4y2BangydF4y2Ba= 832)。gydF4y2Ba

保护的RNA降解率在各种不同的细胞在成年小鼠(横膈缪里斯数据集)。gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba分布的相关性的基因拼接和unspliced分子数量在所有细胞类型(gydF4y2BangydF4y2Ba_{基因gydF4y2Ba}= 8385)。gydF4y2BabgydF4y2Ba,传说列举的组织和细胞类注释牌缪里斯联盟(gydF4y2BangydF4y2Ba= 48)。功能、发育或表型相关类的相似的颜色来辅助解释下面的情节。gydF4y2BacgydF4y2Ba,gydF4y2BadgydF4y2Ba代表选择与高度相关的基因(gydF4y2BaρgydF4y2Ba> 0.9)(gydF4y2BacgydF4y2Ba)和典型相关(0.9 >gydF4y2BaρgydF4y2Ba> 0.4)(gydF4y2BadgydF4y2Ba)。gydF4y2BaγgydF4y2Ba被强大的线性回归估计(RANSAC)。gydF4y2BaegydF4y2Ba情节显示选择的基因显示两个明显不同的降解率(双基因gydF4y2BaγgydF4y2Ba占总数的10.8%)。两个不同的值gydF4y2BaγgydF4y2Ba被混合回归模型估计。gydF4y2BafgydF4y2Ba,gydF4y2BaggydF4y2Ba,两个基因的多个值的例子gydF4y2BaγgydF4y2Ba在不同的细胞类型是解释为可变剪接。gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba,gydF4y2BabgydF4y2Ba,只观察到的基因以外的稳定状态,如基因调节肾上腺髓质分化晚期(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)或在许旺细胞前体的早期表达下调(gydF4y2BabgydF4y2Ba),gene-relativegydF4y2BaγgydF4y2Ba可能会偏离其稳态值。gydF4y2BacgydF4y2Ba,gydF4y2BadgydF4y2Ba正确的影响,基于结构的gydF4y2BaγgydF4y2Ba适合将首先预测gydF4y2BaγgydF4y2Ba对于每一个基因根据其结构参数,然后再使用gydF4y2BakgydF4y2Ba最相关的基因数据集进行调整gydF4y2Ba米gydF4y2Ba值(gydF4y2Ba\ (M = {\ mathrm{日志}}_{2}({你}_ {{\ rm {o}}} /{你}_ {{\ rm s} {} {\ rm{年代}}})\)gydF4y2Ba,在那里gydF4y2BaugydF4y2Ba_{党卫军gydF4y2Ba}是拼接的unspliced数量预测计算稳态下,然后呢gydF4y2BaugydF4y2Ba_ogydF4y2Ba使用健壮的意思是,观察unspliced计数)和重新评估吗gydF4y2BaγgydF4y2Ba。gydF4y2BaegydF4y2Ba散点图比较gene-relative和基于结构gydF4y2BaγgydF4y2Ba估计,用彩色的圆圈强调gydF4y2BaγgydF4y2Ba调整在scp早期基因表达下调(蓝色)和调节在嗜铬细胞(绿色)。自然对数尺度所示的值。gydF4y2BafgydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba我gydF4y2Ba嗜铬细胞表达速度E12.5数据集,基于小gydF4y2BaγgydF4y2Ba估计,显示在第一个五个人电脑。gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba,模型的简化插图的视觉皮层锥体神经元的激活后暴露在光刺激。gydF4y2BabgydF4y2Ba、速度估计投影到二维主成分分析数据集的情节(gydF4y2BangydF4y2Ba= 952)。gydF4y2BacgydF4y2Ba如果细胞的转移概率,平均(顶部),细胞刺激1 h(中)和细胞刺激4 h(底部)。如果细胞主要是静止的,只有少数细胞显示激活早期反应基因的倾向(可能是由于分离过程)。细胞刺激1 h被立即早期基因表达特征和高速度响应基因,年末他们,因此,过渡到一个国家更类似于一个观察四健会激活时间点。4 h后刺激细胞似乎恢复状态与如果样本(底部)。gydF4y2BadgydF4y2Ba,gydF4y2BaegydF4y2Ba前面板,早期阶段的画像(gydF4y2BadgydF4y2Ba)和后期(gydF4y2BaegydF4y2Ba)反应的基因。底部面板、小提琴情节展示在细胞群表达分布在每一个时间点(小提琴的左半部分)和外推未来使用速度(对小提琴的一半)。情节,单个细胞的转型是由线条表示连接两部分的小提琴和彩色的每个基因的速度的迹象。gydF4y2BafgydF4y2Ba电网可视化显示,细胞表达速度估计inDrop老鼠骨髓数据集gydF4y2BatgydF4y2Ba新力情节(gydF4y2BangydF4y2Ba= 3018)。gydF4y2BaggydF4y2Ba,主要的细胞数量是基于人工注释标记。速度流gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba捕捉嗜中性粒细胞的成熟,从右边的细胞分裂开始,一直到gydF4y2BaIl1bgydF4y2Ba激活在左边。对五个标记基因表达谱如下所示。gydF4y2BahgydF4y2Ba,故事情节说明gene-relative基因模型适合几个例子。对于每一个基因,第一列显示拼接分子在不同的细胞计数。第二列显示unspliced分子数量。第三列显示了基因的相图(unspliced与拼接的依赖),由此产生的gydF4y2BaγgydF4y2Bafit(虚线红线),使用极端分位数方法决定的。每个点对应于一个细胞中,根据集群彩色标签所示gydF4y2BaggydF4y2Ba。最后一列显示unspliced计数信号基于估计的剩余gydF4y2BaγgydF4y2Ba健康,积极的残差表示预计upregulation,和消极的剩余工资的差别表明预期对这些基因。gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba,速度场投影到二维的gydF4y2BatgydF4y2Ba新力阴谋。集群是标签和颜色在最初的出版物gydF4y2Ba^11gydF4y2Ba为了便于比较(gydF4y2BangydF4y2Ba= 2683)。速度分析揭示了一个过渡与远端和近端肠上皮细胞的成熟。没有一致的速度在歧管的一部分被干细胞和交通放大(TA)细胞,这表明干细胞动力学更难以捕捉的速度较慢,或更多的随机性质。运输的小速度放大细胞可能受细胞周期。gydF4y2BabgydF4y2Ba细胞周期基因的选择,从分析绘制在被移除gydF4y2BatgydF4y2Ba新力。尽管取消注释的基因是细胞周期基因,我们还观察到细胞周期重要的隔离,说明很难理清细胞周期阶段的细胞状态。gydF4y2BacgydF4y2Ba的选择阶段肖像显示基因潜在的观察到的速度场。标记的内分泌,酒杯和簇细胞显示没有检测到速度。速度对和从干细胞状态检测为一组有限的基因(如干细胞标记gydF4y2BaLgr5就gydF4y2Ba),然而,在全基因组水平上,这个过程可能是困惑的确切动态高与细胞周期相关。gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba,gydF4y2BatgydF4y2Ba新力投影显示少突细胞谱系分化和髓鞘形成过程的景观在后脑(桥)的青少年(P20)小鼠(gydF4y2BangydF4y2Ba= 6307)。速度场的动力学表达式反映了初始分化波和下面的表达变化与髓鞘形成的过程。细胞集群由拟时间如彩色gydF4y2BacgydF4y2Ba为了方便解释。gydF4y2BabgydF4y2Ba,表达的具有里程碑意义的基因分化过程的模式。gydF4y2BaPdgfragydF4y2Ba是规范化的标志少突细胞前体(信息公开化,gydF4y2BaNeu4gydF4y2Ba标志着承诺少突细胞前体(警察),gydF4y2BaTmem2gydF4y2Ba浓缩在新成立的少突胶质细胞(NFOLs)的表达gydF4y2BaMoggydF4y2Ba髓鞘形成过程的初调节在myelin-forming寡树突胶质细胞(MFOLs)。gydF4y2BacgydF4y2Ba的选择阶段肖像底层所示的速度场gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba。gydF4y2BadgydF4y2Ba,gydF4y2BatgydF4y2Ba新力预测和速度矢量场相同的数据集,但分析使用一个更天真的特征选择,保留其他轴的变化在少突细胞成熟(解剖性和的一天)。注意,尽管人口的分离gydF4y2BaXistgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba和gydF4y2BaXistgydF4y2Ba^−gydF4y2Ba正确,速度场从祖细胞捕捉发展新成立的少突胶质细胞在两条平行的铁轨。gydF4y2BaegydF4y2Ba的表达水平gydF4y2BaXistgydF4y2Ba显示,大部分的额外的变化是由动物的性别。gydF4y2BafgydF4y2Ba实验,细胞彩色的那一天。gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba、成熟的颗粒在小鼠海马神经元近似数据集拟时间(估计主要曲线)。gydF4y2BabgydF4y2Ba,一对基因(行),情节显示unspliced和拼接基因表达谱拟时间(左面板),观察到的基因表达的经验估计平滑拟时间导数和速度估计RNA(中间板),以及拼接和unspliced表达之间的关系(右面板)。速度估计的两个选择的基因是高度相关的实证观察导数,指示准确的速度估计。gydF4y2BacgydF4y2Ba,绝大多数(75%)的不同的基因调控在拟时间轨迹显示正相关的经验表达的导数。这类基因的分布划分根据三类trajectory-associated基因所示gydF4y2BadgydF4y2Ba。相比之下,速度估计没有差异表达基因在拟时间轨迹并没有显示出这种相关性(灰色)。将信息重新使用基因基因导入速度估计gydF4y2BakgydF4y2Ba神经网络聚类(见补充说明gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)可以显著提高速度预测的准确性(下图)。gydF4y2BadgydF4y2BaTrajectory-associated基因分为早期,瞬态和后期,根据峰值时间表达式。gydF4y2BaxgydF4y2Ba由拟时间轴,细胞有序;gydF4y2BaygydF4y2Ba轴,基因下令峰值时间表达式。gydF4y2BaegydF4y2Ba,好的关联的基因拼接的表达模式gydF4y2BaPtprggydF4y2Ba,还显示高相关性的速度估计gydF4y2BaPtprggydF4y2Ba。评估的一致性程度的速度重新基因,我们引入了测量速度的协调对于一个给定的基因,作为区别的平均速度的相关性估计所有基因的基因和速度估计粘住。显示的两个量相比gydF4y2BaPtprggydF4y2Ba虚线竖线:灰色,代表速度相关的基因;红色,与前重新平均速度相关的基因。速度的协调提供了一个客观的衡量质量的速度估计。gydF4y2BafgydF4y2Ba的速度重新基因相关。基因的分布速度协调值显示了基因重新基因(即基因密切相关的基因邻国的拼接表达模式,绿色),以及没有足够的基因重新基因(没有邻居,灰色)。gydF4y2BaggydF4y2Ba,重新基因有很高的速度协调往往和经验衍生品有高度的相关性。斯皮尔曼相关系数。gydF4y2BahgydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BakgydF4y2Ba在锥体神经元的成熟速度性能(gydF4y2BahgydF4y2Ba)。差异表达基因在成熟与经验导数(高速度的相关性gydF4y2Ba我gydF4y2Ba),重新基因倾向于有相关速度估计(gydF4y2BajgydF4y2Ba)和速度协调的程度与与经验的相关衍生品(gydF4y2BakgydF4y2Ba)。gydF4y2BalgydF4y2Ba,gydF4y2Ba米gydF4y2Ba在肾上腺髓质分化速度性能。gydF4y2BapgydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba在成熟的少突胶质细胞,速度性能。许多顶尖的粘住速度相关的基因分析:200 (gydF4y2BaggydF4y2Ba),150 (gydF4y2BakgydF4y2Ba,gydF4y2BaogydF4y2Ba,gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba,gydF4y2BatgydF4y2Ba新力的情节发展的齿状回的数据集。细胞由集群身份,彩色标签显示的主要细胞类型。gydF4y2BabgydF4y2Ba,表达的径向神经胶质和星形胶质细胞标记gydF4y2BaHes1gydF4y2Ba和细胞周期基因gydF4y2BaTop2agydF4y2Ba和gydF4y2BaCdk1gydF4y2Ba上显示gydF4y2BatgydF4y2Ba新力阴谋。gydF4y2BacgydF4y2Ba标记基因的不同地区的海马体(原位杂交图像从艾伦老鼠大脑图集gydF4y2Ba^24gydF4y2Ba显示突出表达信号在不同的四肢的分支情节。规模酒吧、0.5毫米。gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba投射到,箭头表示推测的状态gydF4y2BatgydF4y2Ba新力歧管的阴谋。gydF4y2BabgydF4y2Ba,选择平衡的肖像画和符合阶段斜率(gydF4y2BaγgydF4y2Ba)发展中细胞胚胎海马数据集。对于每一个基因,第一列显示spliced-unspliced相图。虚线显示gydF4y2BaγgydF4y2Ba健康。第二列显示了残差的大小(也就是说,观察和预期unspliced丰度之间的区别,密切跟踪速度)对多个基因参与不同的神经血统的发展。第三列显示了拼接的观察表达谱分子。gydF4y2Ba