【轉錄組-1】RNAseq基本知識

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概念

廣義:轉錄組(transcriptome)是特定細胞在某一功能狀態下轉錄本的總和。同一細胞在不同的生長時期及生長環境下,其基因表達情況是不完全相同的,具有特定的空間性和時間性。

狹義:轉錄組是指直接參與蛋白質的mRNA的總和

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各種RNA的功能

mRNA:編碼基因
tRNA:攜帶氨基酸到核糖體上進行蛋白質的合成
rRNA:與多種蛋白質結合成核糖體,作為蛋白質生物“合成”的裝配機

micro RNA/mi RNA :調控基因表達
snoRNA(核仁小RNA):參與rRNA成熟加工
snRNA(核內小分子RNA):參與mRNA的剪接
gRNA(引導RNA):參與RNA編輯
SRP-RNA(信號識別顆粒)參與蛋白質分泌
dsRNA(雙鏈RNA):基因沉默
IncRNA長鏈非編碼RNA:表達調控
······


RNA-seq分類

  • 1.測序物種:原核轉錄組和真核轉錄組 還有宏轉錄組

  • 2.建庫測序類型:常規轉錄組和 鏈特異性轉錄組(可以識別來自那一條鏈)

  • 3.有無參考序列: 有參考序列的RNAseq和無參考序列的denovo RNA-seq

  • 4測序目標:IncRNA、sRNA等


RNA與DNA測序之間的差異

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轉錄組測序技術的發展

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分子雜交:RT-PCR(Real Timeq PCR)通過對經典PCR擴增反應中的每個循環產物熒光信號的實時檢測,我們可以實現對模板的定量分析,通過正確設定引物(primer)和探針(probe),qRT-PCR技術可以很大范圍內定量檢測目標轉錄本的拷貝數,即表達水平。

EST(Expressed sequence tags):表達序列標簽。是指從不同組織來源的cDNA序列,通過對一個隨機選擇的cDNA克隆進行單次測序來獲得cDNA的部分序列,只要測序到一個基因的EST片段,就能證明這個基因是有表達的。EST是基于測序的,并不需要事先知道待檢測轉錄本的序列。

基因表達的連續分析技術(Serial Analysis of Gene Expression,SAGE)能同時對上千個轉錄本進行研究。
SAGE技術的主要依據有兩個:
(1)一個9~10堿基的短核苷酸序列標簽包含足夠的信息,足以特異性的確定某一種轉錄本。
(2)如果將短片段標簽相互連接,集中形成長的DNA分子,則對該克隆進行測序將得到大量連續的單個標簽,并能以連續的數據形式輸入計算機中進行處理,這樣就可以對數以千計的mRNA轉錄本進行分析,這個和DGE技術有些類似。

基因芯片(genechip)也叫微陣列( microarray)通過將幾十萬個不等的探針(probe)分子固定在約1厘米見方的固體片基上制成。利用核苷酸分子在形成雙鏈時堿基互補配對的原理,微陣列可以一次性檢測出樣本中所有與探針互補的核苷酸片段,從而快速得到樣本中基因的表達譜(expression profile)
缺陷:只能檢測已知物種的轉錄表達情況,無法檢測芯片中不包含的序列,并且不容易定量。

數字基因表達譜DGE(Digital Gene Expression Profiling)DGE利用新一代高通量測序技術和高性能計算分析技術,能夠全面、經濟、快速的檢測到某一物種特定組織在特定狀態下的基因表達情況。
缺陷: 基于序列標簽進行測序,只能適用于真核生物,不適合原核生物。

以上技術缺陷:
第一: 需要依賴已知參考序列,如果沒有一直序列,就無法捕獲。
第二:通量低,一次不能捕獲全部的轉錄情況
第三:只能定性,不能定量,只能確定有無,不能確定多少。只能確定一個基因是否表達,不能確定表達量的多少。
第四: 不適合所有物種


RNA-seq與基因芯片的比較

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RNA-seq技術優勢

  • 1RNAseq直接得到核酸序列信息,除了可以得到基因表達量的差異,更可以檢測RNA結構和結構變異。

  • 2 開放性的轉錄組分析:無需參考基因組信息,無需設計探針,不但能檢測已知基因還能發現新的轉錄本。

  • 3 在測序覆蓋度足夠大時能夠檢測細胞中的低豐度轉錄本。

  • 4 隨著測序深度的增加,可以獲得更廣的動態檢測范圍,能夠同時鑒定和定量高豐度和低豐度轉錄本,定性和定量都更加準確。

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