轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究包括mRNA、lncRNA、circRNA、小RNA測(cè)序,差異分析。
LongRNA-seq是一種全面檢測(cè)細(xì)胞和組織長(zhǎng)片段RNA(200nt) 的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序方法,包括線性的mRNA和lncRNA分子,以及環(huán)狀RNA,可準(zhǔn)確高效揭示轉(zhuǎn)錄組的表達(dá)全貌,是非編碼RNA的重要研究技術(shù)。
lncRNA是一類長(zhǎng)度大于200nt,無典型開放閱讀框(ORF)的RNA,其數(shù)量遠(yuǎn)高于編碼蛋白質(zhì)的mRNA。它們的基因背景很豐富,可以是由啟動(dòng)子、增強(qiáng)子起始的序列,基因內(nèi)含子,RNA的反義鏈,亦或是基因之間的序列等。研究發(fā)現(xiàn)lncRNA可在表觀遺傳學(xué)水平(包括DNA 甲基化、組蛋白修飾、染色質(zhì)重構(gòu))、轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)節(jié)基因的表達(dá),從而參與各種基本生命活動(dòng)和疾病的發(fā)生發(fā)展過程。
與傳統(tǒng)的線性RNA(linear RNA,含5’和3’末端)不同,circRNA分子呈封閉環(huán)狀結(jié)構(gòu),不受RNA外切酶影響,表達(dá)更穩(wěn)定,不易降解。在功能上,近年的研究表明,circRNA分子富含miRNA結(jié)合位點(diǎn),在細(xì)胞中起到miRNA海綿( miRNA sponge)的作用,進(jìn)而解除miRNA對(duì)其靶基因的抑制作用,升高靶基因的表達(dá)水平;這一作用機(jī)制被稱為競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA(ceRNA)機(jī)制。通過與疾病關(guān)聯(lián)的miRNA相互作用, circRNA在疾病中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用。而最新的研究發(fā)現(xiàn),還存在大量的環(huán)形RNA可作為信使RNA來編碼蛋白,這些環(huán)形信使RNA通過一種常見的RNA甲基化修飾m6A,來驅(qū)動(dòng)非帽依賴性的翻譯機(jī)制來合成蛋白質(zhì)。
RNA m6A檢測(cè)
真核基因通常產(chǎn)生多種RNA異構(gòu)體(isoform),可以產(chǎn)生功能上不同的蛋白質(zhì)變體。傳統(tǒng)二代測(cè)序?qū)嶋H上是一種短讀長(zhǎng)RNA-seq,難以獲得完整的轉(zhuǎn)錄本,無法體現(xiàn)異構(gòu)體的多樣性。
基于Oxford Nanopore公司的納米孔測(cè)序平臺(tái),直接對(duì)RNA進(jìn)行測(cè)序,具有長(zhǎng)讀長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì),提高對(duì)異構(gòu)體的檢測(cè),還能直接檢測(cè)m6A、m5C等核酸修飾,在可變剪切研究方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。一次測(cè)序,即可滿足多項(xiàng)表觀遺傳轉(zhuǎn)錄組研究需求,大大提升研究的高度、深度、準(zhǔn)確性、效率,尤其適用于多組學(xué)分子機(jī)制及珍貴的臨床樣本研究。
ONT優(yōu)勢(shì):
1. 作為長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序技術(shù),能減少短讀長(zhǎng)測(cè)序打斷后重新拼接帶來的歧義,結(jié)果準(zhǔn)確度更高、更可信;
2. 能夠直接對(duì)RNA進(jìn)行測(cè)序,避免逆轉(zhuǎn)錄和PCR擴(kuò)增導(dǎo)致的RNA修飾信息缺失;
3. 可以直接檢測(cè)m6A等堿基修飾,配合優(yōu)化的算法,獲得無損的m6A單堿基分辨率圖譜;
4. 一次測(cè)序,多套數(shù)據(jù):轉(zhuǎn)錄組圖譜、m6A修飾圖譜、異構(gòu)體、可變剪切情況,節(jié)省珍貴的臨床樣本,節(jié)省樣本準(zhǔn)備時(shí)間和精力,且保持了樣本的統(tǒng)一性。
蛋白質(zhì)組學(xué)
iTRAQ和TMT是分別由美國(guó)AB Sciex公司和Thermo公司研發(fā)的多肽體外標(biāo)記定量技術(shù),采用8種或10種同位素標(biāo)簽,通過特異性標(biāo)記多肽的氨基酸基團(tuán)同,一次上機(jī)可實(shí)現(xiàn)8種或10種不同樣本中蛋白質(zhì)的相對(duì)定量,是近年來定量蛋白質(zhì)組學(xué)常用的高通量篩選技術(shù)。
iTRAQ和TMT原理類似,以iTRAQ試劑為例,該試劑結(jié)構(gòu)由報(bào)告基團(tuán)、中性平衡基團(tuán)和反應(yīng)基團(tuán)三部分組成。不同報(bào)告基團(tuán)及其相對(duì)應(yīng)平衡基團(tuán)的質(zhì)量和都相同,而反應(yīng)基團(tuán)能與賴氨酸ε氨基和所有肽鏈的氨基末端連接,可標(biāo)記所有氨基酸。
不同標(biāo)記試劑與來源于不同樣品胰酶消化后的肽段結(jié)合,,經(jīng)過色譜分離,并通過一級(jí)質(zhì)譜和二級(jí)質(zhì)譜。平衡基團(tuán)在二級(jí)質(zhì)譜時(shí)發(fā)生中性丟失,而報(bào)告基團(tuán)在二級(jí)質(zhì)譜低質(zhì)量區(qū)域產(chǎn)生多個(gè)報(bào)告離子,其信號(hào)強(qiáng)度分別代表該標(biāo)記樣品的表達(dá)量,根據(jù)報(bào)告離子的峰面積計(jì)算同一蛋白質(zhì)同一肽段在不同樣品間的比值,從而實(shí)現(xiàn)蛋白的相對(duì)定量。