原钙粘蛋白(Protocadherin,Pcdh)基因簇由紧密相连的三个基因簇(Pcdhα、β和γ)组成,其中α、γ基因簇包含可变外显子(C型和非C型)和恒定外显子。已有研究报道单个神经元Pcdh基因簇非C型亚型随机表达,而C型亚型在每个神经元中都表达,目前发现这一表达模式仅存在于一种细胞类型中,因此其普遍性有待验证。另外,有研究发现一些细胞系Pcdh基因簇表达特定的亚型组合,但每个单细胞是否都表达这些特定亚型的组合还尚未清楚。此外,调控元件HS5-1的方向对Pcdhα的表达很重要,但单细胞水平上其对Pcdhα亚型的表达有何影响不得而知。本文首先利用单细胞RT-PCR和单细胞RNA-Seq定性定量地分析了小鼠大脑皮层单细胞原钙粘蛋白基因簇的表达模式,发现Pcdhα和γ的C型和非C型亚型均是随机表达,每个单细胞表达不同组合的若干个Pcdh基因簇亚型,从而赋予单细胞Pcdh表达的多样性。然后对Hec-1-B细胞系和SK-N-SH细胞系进行了单细胞RT-PCR和单细胞RNA-Seq分析,发现并不是每个单细胞都表达一样的某些特定Pcdh亚型组合,单细胞间Pcdh亚型的表达具有多样性。最后,用单细胞RT-PCR的方法定性分析了单细胞水平HS5-1的方向对Pcdhα表达的影响,发现HS5-1的方向对Hec-1-B细胞Pcdhα各亚型的差异性表达很重要。从单细胞水平研究原钙粘蛋白表达模式和调控元件HS5-1方向性功能有助于阐明单个神经元产生原钙粘蛋白表达多样性的分子机理,将有助于理解原钙粘蛋白作为神经元身份识别标签在神经回路形成中可能的作用,对系统理解神经精神疾病的发病机理提供理论参考。