JL
Jung‐Eun Lee
Author with expertise in Pancreatic Islet Dysfunction and Regeneration
Achievements
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
3
(100% Open Access)
Cited by:
3
h-index:
55
/
i10-index:
180
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

Human Pancreatic α-Cell Heterogeneity and Trajectory Inference Analysis Using Integrated Single Cell- and Single Nucleus-RNA Sequencing Platforms

Randy Kang et al.Nov 19, 2023
Prior studies have shown that pancreatic α-cells can transdifferentiate into β-cells, and that β-cells de-differentiate and are prone to acquire an α-cell phenotype in type 2 diabetes (T2D). However, the specific human α-cell and β-cell subtypes that are involved in α-to-β-cell and β-to-α-cell transitions are unknown. Here, we have integrated single cell RNA sequencing (scRNA-seq) and single nucleus RNA-seq (snRNA-seq) of isolated human islets and human islet grafts and provide additional insight into α-β cell fate switching. Using this approach, we make seven novel observations. 1) There are five different GCG -expressing human α-cell subclusters [α1, α2, α-β-transition 1 (AB-Tr1), α-β-transition 2 (AB-Tr2), and α-β (AB) cluster] with different transcriptome profiles in human islets from non-diabetic donors. 2) The AB subcluster displays multihormonal gene expression, inferred mostly from snRNA-seq data suggesting identification by pre-mRNA expression. 3) The α1, α2, AB-Tr1, and AB-Tr2 subclusters are enriched in genes specific for α-cell function while AB cells are enriched in genes related to pancreatic progenitor and β-cell pathways; 4) Trajectory inference analysis of extracted α- and β-cell clusters and RNA velocity/PAGA analysis suggests a bifurcate transition potential for AB towards both α- and β-cells. 5) Gene commonality analysis identifies ZNF385D, TRPM3, CASR, MEG3 and HDAC9 as signature for trajectories moving towards β-cells and SMOC1, PLCE1, PAPPA2, ZNF331, ALDH1A1, SLC30A8, BTG2, TM4SF4, NR4A1 and PSCK2 as signature for trajectories moving towards α-cells. 6) Remarkably, in contrast to the events in vitro , the AB subcluster is not identified in vivo in human islet grafts and trajectory inference analysis suggests only unidirectional transition from α-to-β-cells in vivo . 7) Analysis of scRNA-seq datasets from adult human T2D donor islets reveals a clear unidirectional transition from β-to-α-cells compatible with dedifferentiation or conversion into α-cells. Collectively, these studies show that snRNA-seq and scRNA-seq can be leveraged to identify transitions in the transcriptional status among human islet endocrine cell subpopulations in vitro , in vivo , in non-diabetes and in T2D. They reveal the potential gene signatures for common trajectories involved in interconversion between α- and β-cells and highlight the utility and power of studying single nuclear transcriptomes of human islets in vivo . Most importantly, they illustrate the importance of studying human islets in their natural in vivo setting.
3

Unusual Morphological Changes of Rugositalea oryzae, A Novel Wrinkled Bacterium Isolated from The Rice Rhizosphere, Under Nutrient Stress

Young Chung et al.Aug 30, 2022
Abstract Bacterial cell morphology might result from natural selection to gain a competitive advantage under environmentally stressful conditions such as nutrient limitation. A bacterial strain YC6860 T isolated from the rhizosphere of rice ( Oryza sativa L.) showed pleomorphic behavior with smooth cell morphology and wrinkled surface rods depending upon nutritional conditions. Based on scanning and transmission electron microscopy studies, we hypothesized that the surface-to-volume ratio of cells increases with decreasing nutrient concentrations. The transition from smooth to wrinkled cell surface morphology could be one of the adaptation strategies by which YC6860 T maximizes its ability to access available nutrients. To characterize the properties of the wrinkled strain, we performed taxonomic and phylogenetic analyses. 16S rRNA gene sequencing results showed that the strain represented a novel, deep-rooting lineage within the order Rhizobiales with the highest similarity of 94.2% to Pseudorhodoplanes sinuspersici RIPI 110 T . Whole genome sequencing was also performed to characterize its genetic features. The strain YC6860 T might belong to a new genus, named Rugositalea , and a new species, named Rugositalea oryzae , In addition, taxonomic analysis showed that YC6860 T is Gram-negative, aerobic, and rod-shaped with large regular wrinkles resembling a delicate twist of fusilli, measuring 0.5-0.6 µm in width and 1.5-1.6 µm in length under nutrient-limiting conditions. This unique cell structure with regular rugosity could be the first finding that has not been reported in the existing bacterial morphology.