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smallRNA-seq技术及数据分析

(1)简介

小RNA测序技术(Small RNA-seq,sRNA-seq)是针对短链非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)的实验结合高通量测序技术,用于检测样本内部小RNA的表达水平。其实验部分主要包含小RNA的样本制备和深度测序(Deep Sequencing)两个部分。

1)小RNA提取的基本实验步骤

①小RNA条带的获得和cDNA制备;

②扩增后准备测序

小RNA实验制备.png


2)深度测序部分

当我们准备好片段化的DNA样本后,需要通过专业的高通量reads测序仪进行碱基读取的步骤。之后把这些reads回贴到到已知的sRNA序列或参考染色体序列上从检测sRNA的表达水平以及对潜在的未知sRNA转录位置进行预测。

不同公司的测序原理_Application of 'next-generation' sequencing technologies to microbial genetics.png


(2)sRNA-seq数据的生物信息学分析流程展示

RNA-seq表达值计算图片.jpgsRNA-seq数据的生物信息学分析步骤包括:测序饱和度估计、测序后reads的质控和筛选、clean reads比对、基因表达水平计算、样本组间差异表达基因的检测、癌症样本RNA-seq数据的研究分析、个性化下游分析。

Reads质控.png测序仪图片.jpg






RNA-seq差异表达图片.jpgmiRNA茎环结构图片.jpg






miRNA下游分析图片2.jpgmiRNA下游分析图片.jpg








(3)用领域


模式生物小鼠图片.jpg模式生物线虫图片.jpg模式生物拟南芥图片.jpg模式生物果蝇图片.jpg模式生物酵母图片.jpg



CD4+T细胞系图片.jpgMCF7细胞系图片.jpg



临床样本图片.jpg




(4)sRNA-seq数据分析在医学研究中的应用

通过对sRNA-seq数据进行系统化的生物信息学分析,我们能够获得如下结果:

1)观察疾病发生过程中病灶部位内部sRNA的表达异常,确定与疾病发生有关的sRNA;


miRNA差异分析热图展示_Identification of new microRNAs in paired normal and tumor breast tissue suggests a dual role for the ERBB2 Her2 gene.png


2)基于未比对到已知小RNA和DNA重复序列的reads数据,预测病灶部位组织特异性的新小RNA并结合其他来源的公共数据进行验证,并研究该类小RNA在疾病部位的表达是否异常;

miRAnalyzer预测新miRNA结果统计图.png


3)提取差异小RNA中的miRNA,对所有差异表达miRNA进行靶基因检索和靶基因功能富集分析,建立异常miRNA与疾病发生的联系;

4)结合转录组数据,确定病灶部位内部miRNA与靶基因对之间精确调控关系,缩小重点研究miRNA-mRNA对范围,分析这些作用在疾病发生过程中的影响。
(5)参考文献

1、Pasquinelli, A et al. MicroRNAs and their targets recognition, regulation and an emerging reciprocal relationship. Nature Reviews Genetics (2012) Vol. 13 (4) pp. 271-282

2、Boehm, J et al. Towards systematic functional characterization of cancer genomes. Nature Reviews Genetics (2011) Vol. 12 (7) pp. 487-498

3、Persson, H et al. Identification of new microRNAs in paired normal and tumor breast tissue suggests a dual role for the ERBB2 Her2. Cancer Research (2011) Vol. 71 (1) pp.78-86


分子生物学实验