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研究人员开发环形RNA定量和剪接体转换识别新方法

时间:2020-01-08 10:18 作者:

2020年1月3日,中国科学院北京生命科学研讨院赵方庆团队在《天然-通讯》杂志上宣布题为Accurate quantification of circular 凯发真人RNAs identifies extensive circular isoform switching events 的文章。该研讨开发了环形RNA定量和差异表达剖析的新办法——CIRIquant。与常用的环形RNA剖析软件比较,CIRIquant能够更精确对环形RNA转录本进行辨认和定量,并为环形RNA的差异表达剖析供给了快捷的一站式剖析东西。

环形RNA是一类在真核生物中广泛存在的具有特别环状结构的非编码RNA分子。已有文献标明,在生物体内,环形RNA有着miRNA海绵、RBP海绵以及翻译短肽等多项功用,在许多生物学进程中发挥着重要作用。现在研讨标明,大部分环形RNA来源于蛋白编码基因的外显子区域。在pre-mRNA剪接的进程中,除典型的内含子剪接事情外,还或许会发作5’端到3’端的反向剪接事情,然后构成环形RNA。因而,剪接产品中环形RNA所占份额是环形RNA剖析的重要目标之一,具有高成环份额的环形RNA分子,或许具有愈加重要的生物学功用。一起,同一基因内部也或许发生多种不同的环形RNA,基因内对环形RNA发生位点的运用偏好,也在必定程度上反映了转录进程对环形RNA发生的调控。因而,环形RNA转录本水平的精确定量,是现在环形RNA剖析的重要根底。

在此根底上,赵方庆团队开发了CIRIquant。依据该算法判定出的环形RNA成环位点信息,研讨人员重构了具有反向剪接特征的环形RNA参阅序列,简化了杂乱的反向剪接位点比对问题,并结合测序读段比对到参阅基因组和环形序列的成果,挑选出了高置信度的来自环形RNA的读段,处理了现在环形RNA辨认和定量办法中精确度低和假阳性率高的问题。作者在模仿数据和实在转录组数据中,对多种常用环形RNA辨认软件的体现进行了归纳评价,发现该研讨中开发的办法在环形RNA表达量和成环份额的核算中,均取得了最佳的成果。

接着,研讨团队还经过计算模型,对环形RNA建库进程中常用的RNase R处理功率进行了拟合和校对,然后在RNase R处理后的样本中,消除了RNase R处理进程引进的误差,取得了更精确的定量成果。在此根底上,该团队还对环形RNA的差异表达核算办法进行了改善,提出了新的评价表达水平缓剪接倾向改动程度的打分办法。

运用上述办法,研讨人员在三个剪接因子较低的HeLa细胞和20对肝癌-癌旁样本中,发现了两类线性-环形份额和成环位点运用偏好发作改动的环形RNA。这两类环形RNA在成环份额以及基因内成环位点运用水平上具有十分明显的改动,反映了环形RNA转录进程以及转录后水平调控状况的改动。此外,在阿尔兹海默症以及肾细胞癌的样本中,研讨人员也发现了这两类事情的广泛存在,阐明这两类环形RNA或许具有愈加重要的生物学功用。

该研讨在转录组数据中完结了环形RNA的精确辨认和定量,并对环形RNA差异表达剖析办法进行了改善,供给了快捷的剖析流程,为后续具有潜在功用的环形RNA挑选供给了重要的办法学东西。

该作业由赵方庆课题组的研讨生张金阳、陈帅和杨静雯完结,并得到了科技部要点研制方案和国家天然科学基金委及中科院的经费支撑。赵方庆团队在前期的作业中建立了环形RNA辨认、转录本拼装、可变剪接检测及定量等办法,相关作业宣布在Genome Biology 、Nature Communications 、Briefings in Bioinformatics 、Trends in Genetics 、Genome Medicine 和Cell Reports 。这些研讨丰厚了人们对环形RNA的组成及结构的知道,为深化了解这一簇新类型的非编码RNA分子供给了重要东西和数据支撑。


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