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2022
10-03

我也想有“测序一次香几篇”的全转录组数据

偶然听说别人做的转录组和你知道的那个mRNA测序不太一样,都是转录组,他们好像讨论的是lncRNA、miRNA、cricRNA,这么多种类的RNA数据,竟然还是测一次就都有的了,怎么办到的?

这其实做的是全转录组测序。全转录组是特定细胞在某一状体下所有转录产物的集合,就包括了上述提到的编码和非编码RNA等。

大家都不是小孩子了,基迪奥知道你也想全都要。在你着急送样马上想有全转录组数据之前,先来了解一下全转录组一些基本内容吧。本次先和大家分享一下全转录组建库测序方式,具体的ceRNA之间的调控关系分析也会在之后的文章中为大家捋一捋。

全转录组测序

基于NGS,使用同一批样本,构建两种文库进行测序,同时获得多种RNA。

两种文库分别指的是去核糖体链特异性文库和small RNA文库链特异性文库是长片段文库,将RNA打断测序,可得到mRNA、lncRNA和circRNA。Small RNA文库是短片段文库,可得到miRNA、piRNA等。

这种方式是最经济实惠的,节约样本的同时,也提高了研究结果的可靠性。

全转录组测序——链特异性建库

lncRNA测序采用的就是去核糖体链特异性建库,再进行PE150测序,一般用10-15G Clean data进行测序。全转录组的长片段文库也是用的这种方法,除了lncRNA,还能得到mRNA和circRNA。

链特异性建库流程图

建库步骤

1.去核糖体RNA

在提取了物种总的RNA之后,先去核糖体RNA(rRNA)。rRNA在总RNA中占比高,保守性也高,研究意义不大,还会影响鉴定其他类型RNA,所以先用磁珠吸附rRNA去除掉,不同物种还有不同试剂盒区分。

2.片段化处理

mRNA纯化之后的文库构建通常有两种方法,一种是先用oligo(dT)引物反转录mRNA,再进行cDNA的片段化,另外一种则是先将mRNA打断,再结合随机引物进行反转录。前一种方法主要是针对基因的,后一种方法测的reads对转录本3'端具有比较强的偏好性,所以建议采用先对mRNA打断再进行反转录

3.合成第一链

从RNA逆转录出cDNA的第一条链。

4.合成第二链

在合成第二链的时候,以第一条链为模版,加入dUTP代替dTTP,这样合成出来的第二条链,就有了U碱基,和第一链就能区分开了。然后富集合成好的双链cDNA片段,进行后续步骤。

5.末端修复

如图中所示,cDNA的两条链可能长度不一,需要将DNA末端补平。

6.添加A碱基

补平后,在两个末端添加A碱基,产生粘性末端,便于后续添加接头。

7.添加测序接头

双链cDNA两端接上Y型接头(adapter),把这些序列固定,让测序仪可以识别这些序列。

8.USER酶消化

USER酶可以识别DNA中的U碱基,并且糖基化,把糖基化的U碱基从核酸链上切掉,核酸链上形成了一个缺碱基的位置,第二链就在这些空位的位置被切断,降解掉了。

9.PCR扩增

剩下的第一条链,连接了不同的测序接头,通过PCR扩增,扩增出来的片段就有方向性了。

10.上机测序

我们为什么不能用转录组普通poly(A)富集建库测序方式获得全转录组数据?

1. 大部分lncRNA没有poly(A)尾,所以不能用poly(A)富集的方法来富集;

2. 普通mRNA测序加的接头无方向性,无法区分测的是正义链,还是反义链。有的lncRNA就来源于基因的反义链(Antisense lncRNA),能与正义链mRNA结合,起到调控作用。所以我们需要链特异性这种能判断方向的建库方式,减少比对错误,lncRNA注释更准确,利于后续分析。

全转录组建库——Small RNA建库

分成两个文库的根本原因是RNA的长度不同,长片段文库打断之后200-500nt,而small RNA长度大概18-30nt,需要采用不同的测序方法。

Small RNA测序采用富集小RNA片段建库方法,Small RNA可以切胶回收,也可以通过试剂盒直接提取small RNA。进行SE50测序,一般用10-20M clean reads进行测序,实现miRNA、siRNA以及piRNA等小RNA鉴定和定量。

建库步骤

RNA提取→连接3’和5’接头→反转录cDNA→PCR扩增→文库纯化→上机测序

Small RNA建库测序流程图

去线性RNA建库

如果想circRNA做更准确的分析,还可以针对circRNA单独建库。全转录组建库的方式变成链特异性建库+去线性RNA建库+Small RNA建库。建库步骤和链特异性建库唯一不同的就是在最开始先消化掉了线性RNA,再去rRNA建库测序。

相比之下,链特异性建库的方式获得的circRNA,高表达的circRNA居多,这种去线性RNA的方式,获得的circRNA更多。

线性RNA消化示意图

各种建库方式可获得的RNA类型总结如下,大家可以根据自己的目的选择相应的方式。

转自:基迪奥

最后编辑:
作者:萌小白
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