RNA-seq(RNA sequencing)即转录组
测序技术,就是用
高通量测序技术进行
测序分析,反映出
mRNA,smallRNA,noncodingRNA等或者其中一些的表达水平。
转录组是某个物种或者特定细胞类型产生的所有
转录本的集合。转录组研究能够从整体水平研究基因功能以及
基因结构,揭示特定生物学过程以及疾病发生过程中的分子机理,已广泛应用于
基础研究、
临床诊断和药物研发等领域。
RNA测序最经常用于分析差异表达基因(DEG)。标准的
工作流程从实验室提取RNA开始,到
mRNA富集或去除
核糖体RNA,
cDNA反转录以及制备由接头连接的测序文库。接下来,这个文库会被
高通量测序平台测序,每一个样本通常会被测序到10000000~30000000
读长。最后,实验得到的数据通过比对或拼接测序的读长到转录组,量化覆盖转录本的读长,过滤和样本间归一化,用
统计模型描述每个基因在各个样本组之间存在什么样的表达水平上的差异。
早期RNA-Seq实验使用组织
测序分析差异基因,在不同的生物中都可以分析,比如玉米,拟南芥,
酿酒酵母,
小鼠,人类等。RNA测序可以被当作不同方法或者生物学应用的总称,其中差异基因的分析始终是RNA测序的主要应用场景,被当做是一个常规的
实验手段。
RNA测序更广泛的应用场景加深了我们对于很多生物学领域的理解,比如mRNA剪切程度,non-coding RNA以及enhancer RNA对于
基因表达的调节。RNA测序的发展被湿实验和计算方法两者的进步共同驱动,带来了RNA生物学丰富而又更加客观的认识,也让
转录组学的发展在之前
基因芯片技术的基础上成为可能。截止2019年,存在众多不同的RNA测序流程,大多数由
Illumina提供,但也有长读长RNA测序以及直接RNA测序(dRNA-seq)的
技术进步解决了Illumina为代表的短读长
测序技术所不能解决的问题。
样品提取总RNA后,对于
真核生物,用带有
Oligo(dT)的磁珠富集
mRNA,对于
原核生物,用试剂盒去除
rRNA,向得到的mRNA中加入Fragmentation Buffer使其片断成为短片段,再以片断后的mRNA为模板,用六碱基随机引物(
random hexamers)合成
cDNA第一链,并加入
缓冲液、dNTPs、RNase H 和DNA polymerase I 合成cDNA第二链,经过QiaQuick PCR试剂盒纯化并加
EB缓冲液洗脱经末端修复、加碱基A,加测序接头,再经
琼脂糖凝胶电泳回收目的大小片段,并进行
PCR扩增,从而完成整个文库制备工作,构建好的文库用
Illumina HiSeq2000进行测序。
全基因组分析:可以对任何物种进行全基因组分析。无需预先设计特异性探针,因此无需了解物种
基因信息,能够直接对任何物种进行
转录组分析。同时能够检测未知基因,发现新的
转录本,并精确地识别
可变剪切位点及cSNP,
UTR区域。
检测范围:高于6个
数量级的动态检测范围,能够同时鉴定和定量稀有转录本和正常转录本。
转录本结构研究(基因边界鉴定、可变剪切研究等),转录本
变异研究(如
基因融合、
编码区SNP研究),非编码区域功能研究(Non-coding
RNA、microRNA前体研究等),
基因表达水平研究以及全新转录本发现。