链特异性转录组测序(strand-specific RNA sequencing)是指在构建测序文库时,利用Illumina高保真Taq酶将mRNA链的方向信息保存到测序文库中。测序后的数据分析可确定转录本是来自正义还是反义DNA链。与普通转录组测序相比,它更能准确地统计转录本的数量和确定基因的结构,同时可以发现更多的反义转录本,目前被广泛地应用于研究基因结构和基因表达调控等领域范围。
技术优势
1. 精确度高:文库制备和测序过程中保留了RNA方向信息,有效数据增多,从而使基因表达定量更加准确。与基因组和参考基因组的比对结果,其链特异的结果均相近或稍高于非特异性结果。
2. 丰富度高:准确发现反义转录本,获取更多转录本相关信息,进行鉴定分析。
应用方向
1. 模式生物基因结构分析:
模式生物已经有完整的基因注释信息,但是实际研究中存在个体差异性。利用链特异性转录组测序可以对个体表达基因的结构进行深度分析,对基因进行重注释。
2. 差异基因准确分析:
能针对不同转录方向的基因进行精确的表达量统计及差异表达分析,从而推断出与功能状态变化相关联的候选基因,揭示差异基因的功能分类和相关代谢通路。
3. 原核生物操纵子分析:
对原核生物的链特异性转录组分析,能更加准确地进行操纵子鉴定和分析。
技术路线
生物信息学分析
样品要求
1)样品类型:细胞、新鲜组织或RNA样品。
2)样品量:细胞样品请提供至少1×107个细胞,组织样品请提供至少300mg的组织块或切片,RNA样品请提供2μg以上的总RNA。
3)样品质量: RNA无明显降解,提取的总RNA OD260/280值在1.8~2.2之间,浓度≥ 500 ng/μl,28S:18S ≥ 1.5,RIN ≥7。
4)样品保存:细胞样品或新鲜组织块(切成~50mg的小块)可用TRIZOL或RNA保护剂处理或液氮冻存后,-80℃保存。RNA样品可溶于乙醇或RNA-free的超纯水中,-80℃保存。样品保存期间避免反复冻融。
5)样品运输:样品置于1.5 ml管中,封口膜封好,干冰运输。
应用案例
Andrea Pauli, EivindValen, Michael F. Lin, et al. Systematic identification of long noncoding RNAs expressed during zebrafish embryogenesis. Genom research,2011.
本研究发现,在胚胎形成的过程中,1133个lncRNAs转录本表达,包括长链基因间非编码RNA、内含子重叠lncRNAs、外显子反义重叠lncRNAs。斑马鱼中发现的lncRNA与其他哺乳动物的lncRNA特征类似:长度短、外显子少、表达量低。lncRNA子集携带发育功能相关的特定染色质特征。lncRNA的时空表达有两个重要特征:一是比普通蛋白表达时间宽度窄,主要富集在胚胎发育早期;二是一些lncRNA表现出明显的组织特异性和特定的亚细胞定位模式。
研究方法:
本文采用链特异性转录组的测序方法,用Illumina HiSeq 2000测序平台,2×76bp的测序模式,对斑马鱼胚胎发育过程中lncRNA表达的情况进行了研究。本研究中每个测序样本得到200-300M reads。
结果分析:
1. 斑马鱼胚胎形成过程中,表达的lncRNAs的种类
2. 胚胎形成时期lncRNA表达时空特征
参考文献
Andrea Pauli, Eivind Valen, Michael F. Lin, et al. Systematic identification of long noncoding RNAs expressed during zebrafish embryogenesis. Genom research,2011.
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