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基因表達調控 轉錄組 全轉錄組測序

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隨著RNA,特別是非編碼RNA研究的不斷深入,單一的轉錄組學測序已經不能滿足現有的科研需求,為系統的揭示生物現象背后RNA世界的轉錄調控規律,全轉錄組應運而生。全轉錄組的研究不再局限于mRNA,同時涵蓋了種類豐富,數量龐大的調控型非編碼RNA分子(包括miRNA,lncRNAcircRNA等)。全轉錄組高通量測序,采用去核糖體鏈特異性建庫方法和小片段富集篩選建庫方法,可實現編碼RNA和非編碼RNA的建庫、測序、生物信息學分析及聯合分析、ceRNA調控網絡等,從而快速全面準確地獲得與特定生物學過程(例如生長發育、疾病發生等)的數據信息,全轉錄組學研究將調控機制研究延伸到網、多層面結合的立體模式,有助于相對全面解讀生物學現象。


適用范圍

  1)生理調控:動植物生長發育、新陳代謝研究

  2)外源脅迫:營養缺乏、抗逆、抗病蟲害調控機理研究

  3)表型性狀:動植物表型(肉質、花色)形成等研究

  4)藥物效應:動物或人體疾病用藥效果

  5)致病機理:疾病發生發展過程機制

  6)分子標記:疾病潛在潛在biomarker篩選,作為預后、治療指導


美吉優勢

  1)突破單一RNA類型限制,實現轉錄+調控的全方位研究

  2)數據豐富,一次實驗,同時獲得4RNA信息

  3)ncRNA靶基因預測,功能注釋,多維度的關聯分析

  4)緊扣前沿科研熱點,構建ceRNA網絡

  5)經驗豐富,實驗流程成熟,數據可靠

  6)采用云平臺交付數據,多維度結果圖片展示,數據圖表循環挖掘


實驗流程

生信分析

技術參數


樣本要求

動物: 1g

植物: 2g

全血: 2mL

細胞: 5×106 cells

RNA要求

4 μg,200 ng/μL

建庫測序

longRNA-seq:去核糖體,鏈特異性文庫,Illumina PE150測序

smallRNA-seq:SMART技術建庫,Illumina SE75測序

數據量

mRNA+lncRNA+circRNA:15G clean data

miRNA:10M raw reads

云課堂

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論壇


案例一:通過RNA-seq揭示斜帶石斑魚對變形假單胞菌的sigX基因的免疫反應


變形假單胞菌作為自然界的常見菌,常引起的水產養殖動物疾病,特別是由變形假單胞菌引起的內臟白點病是危害海洋魚類的常見疾病,引起海洋魚類的大規模死亡。我國沿海地區時常會爆發由變形假單胞菌引起大規模魚類病害,給水產養殖行業帶來了龐大的經濟損失。sigX蛋白在原核生物中發揮著多種重要的作用,如鐵元素吸收、脂肪酸代謝、生物膜形成等。用缺失sigX基因的銅綠假單胞菌感染秀麗隱桿線蟲導致其存活率比野生型菌株提高了18%。然而,目前對sigX在細菌致病性方面的作用認識非常有限,對sigX在病原菌感染中的作用研究還尚未有報道。鑒于變形假單胞菌對養殖魚類的巨大危害以及sigX對其毒力具有潛在的重要作用,作者使用sigX-RNAi菌株感染斜帶石斑魚,用來揭示變形假單胞菌的sigX沉默對其免疫應答的影響。

 

研究思路:

 

分析結果:

 

sigX-RNAi菌株感染組與野生型菌株感染組相比,共有6,296個基因表達發生顯著差異,其中3,340個下調,2,956個上調(A;挑選出前50個上調的DEGsB)進行了GO富集分析(C),結果顯示前8個富集上的GO term全部與分子功能相關,如催化活性,內肽酶活性等。

 

對差異表達的mRNA、miRNA、lncRNA進行關聯分析并繪制網絡圖。網絡圖中展示了23個差異表達免疫基因及其有相互靶向作用的差異miRNAlncRNA。從網絡圖中可以看出,雖然差異表達免疫基因在sigX-RNAi菌株感染組中均上調,但是對應的非編碼RNA卻有著不同的表達水平。這也表明了mRNA和非編碼RNA之間的關系是復雜的。當與mRNA相互作用時,lncRNAmiRNA具有競爭關系。免疫基因受miRNAlncRNA的調控。

 

例二:揭示牛骨骼肌潛在功能ceRNAlncRNA-miRNA-mRNA網絡的特征


有文章報道ncRNA在牛骨骼肌形成中起到關鍵調控作用,但是關于lncRNA的作用和功能仍不甚清晰。本研究基于ceRNA構建lncRNA-miRNA-mRNA調控網絡,并通過網絡分析、GOKEGG功能分析,揭示了lncRNA介導的ceRNA功能和機制。

 

研究思路:

 

 

分析結果:

 

基于差異表達分析,兩組生長階段共篩選得到61個差異lncRNA、102個差異miRNA2978個差異mRNA。


 

功能富集:lncRNA調控牛骨骼肌發育中肌細胞內穩態、中胚層發育、背/腹模塊形成等作用;通路富集:共表達mRNA富集長壽調節、貼壁連接和Wnt信號通路,其中Wnt信號通路對胚胎肌肉發育和成年骨骼肌穩態的維持至關重要。

 

參考文獻:

[1] Sun Y J, Luo G, Zhao L M, et al. Integration of RNAi and RNA-seq Reveals the Immune Responses of Epinephelus coioides to sigX Gene of Pseudomonas plecoglossicida[J]. Frontiers in Immunology, 2018, 9: 1624.

[2] Yue B L, Li H, Liu M, et al. Characterization of lncRNA-miRNA-mRNA Network to Reveal Potential Functional ceRNAs in Bovine Skeletal Muscle[J]. Frontiers in Genetics, 2019, 10(91).

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