Abstract The isolation of intact single cells from frozen tissue is a challenge due to the mechanical and physical stress inflicted upon the cell during the freeze-thaw process. Ruptured cells release ambient RNA into the cell suspension, which can become encapsulated into droplets during droplet based single cell RNA-seq library preparation methods. The presence of ambient RNA in droplets has been suggested to impact data quality, however there have been limited reports on single cell RNA-seq data from frozen tissue. Here, we compare the results of single cell RNA-seq derived from disaggregated cells from frozen brain tissue with single nuclei RNA-seq derived from purified nuclei of identical tissue using the 10X Genomics Chromium 3’gene expression assay. Our results indicated that presence of ambient RNA in the cell suspension resulted in single cell RNA-seq data with a 25-fold lower gene count, a 5-fold lower UMI count per cell and a 2-fold lower fraction of reads per cell compared with single nuclei RNA-seq data. Cell clustering with the single cell RNA-seq data was unable to resolve the heterogeneity of brain cell types. Our conclusion is that nuclei from frozen tissue are the superior substrate for single cell transcriptome analysis.

Abstract Background Huntington’s disease (HD) is a neurodegenerative genetic disorder caused by an expansion in the CAG repeat tract of the huntingtin ( HTT ) gene resulting in a triad of behavioural, cognitive, and motor defects. Current knowledge of disease pathogenesis remains incomplete, and no disease course-modifying interventions are in clinical use. We have previously reported the development and characterisation of the OVT73 transgenic sheep model of HD. OVT73 captures an early prodromal phase of the disease with an absence of motor symptomatology even at 5-years of age and no detectable striatal cell loss. Methods To better understand the disease-initiating events we have undertaken a single nuclei transcriptome study of the striatum of an extensively studied cohort of 5-year-old OVT73 HD sheep and age matched wild-type controls. Results We have identified transcriptional upregulation of genes encoding N-methyl-D-aspartate (NMDA), α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid (AMPA) and kainate receptors in OVT73 medium spiny neurons, the cell type preferentially lost early in HD. This observation supports the glutamate excitotoxicity hypothesis as an early neurodegeneration cascade-initiating process. Moreover, we also observed the downstream consequences of excitotoxic stress, including a downregulation of transcription of components for the oxidative phosphorylation complexes. We also found that pathways whose activity has been proposed to reduce excitotoxicity, including the CREB family of transcription factors ( CREB1 , ATF2, ATF4 and ATF7 ) were transcriptionally downregulated. Conclusions To our knowledge, the OVT73 model is the first large mammalian HD model that exhibits transcriptomic signatures of an excitotoxic process in the absence of neuronal loss. Our results suggest that glutamate excitotoxicity is a disease-initiating process. Addressing this biochemical defect early may prevent neuronal loss and avoid the more complex secondary consequences precipitated by cell death.

The DGAT1 gene encodes an enzyme responsible for catalysing the terminal reaction in mammary triglyceride synthesis, and underpins a well-known pleiotropic quantitative trait locus (QTL) with a large influence on milk composition phenotypes. Since first described over 15 years ago, a protein-coding variant K232A has been assumed as the causative variant underlying these effects, following in-vitro studies that demonstrated differing levels of triglyceride synthesis between the two protein isoforms. In the current study, we used a large RNAseq dataset to re-examine the underlying mechanisms of this large milk production QTL, and hereby report novel expression-based functions of the chr14 g.1802265AA>GC variant that encodes the DGAT1 K232A substitution. Using expression QTL (eQTL) mapping, we demonstrate a highly-significant mammary eQTL for DGAT1 , where the K232A mutation appears as one of the top associated variants for this effect. By conducting in vitro expression and splicing experiments in bovine mammary cell culture, we further show modulation of splicing efficiency by this mutation, likely through disruption of an exon splice enhancer as a consequence of the allele encoding the 232A variant. Although the relative contributions of the enzymatic and transcription-based mechanisms now attributed to K232A remain unclear, these results suggest that transcriptional impacts contribute to the diversity of lactation effects observed at this locus.