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转录组测序(Transcriptome Sequencing),也称为RNA测序(RNA-Seq),是一种利用高通量测序技术对细胞或组织内所有RNA分子进行定量和定性分析的技术。

一、技术原理

转录组测序的技术原理主要基于以下几个步骤:

  1. 样品准备:提取组织或细胞中的总RNA,并进行质量检查,包括纯度、浓度和完整性。

  2. 文库构建:通过纯化mRNA、片段化、逆转录、双链cDNA合成、末端修复、加接头等步骤,构建测序文库。

  3. 高通量测序:利用新一代测序平台(如Illumina、Roche 454等)对文库进行测序,生成大量的RNA序列数据。

  4. 数据分析:对测序数据进行质量控制、比对到参考基因组或转录组、表达量计算、差异表达分析、功能注释和富集分析等,揭示基因表达的动态变化和基因调控机制。

二、技术优势

转录组测序相比传统的基因表达分析方法(如微阵列技术)具有显著的技术优势:

  1. 高灵敏度:能够检测到细胞中少至几个拷贝的稀有转录本。

  2. 宽动态范围:能够同时鉴定和定量稀有转录本和正常转录本,覆盖超过6个数量级的动态范围。

  3. 高分辨率:可以直接测定每个转录本片段序列,提供单核苷酸分辨率的准确度。

  4. 无需预设计探针:可以对任意物种进行全基因组分析,无需预先了解物种基因信息,能够直接对任何物种进行转录组分析。

  5. 发现新基因和转录本:能够发现未知基因、新转录本以及可变剪切位点等。

三、应用领域

转录组测序已广泛应用于多个领域,包括但不限于:

  1. 基因表达分析:研究不同条件下(如疾病状态与正常状态)的基因表达水平变化。

  2. 新基因和新转录本的发现:帮助识别未知基因或未注释的转录本。

  3. 剪接变异分析:揭示基因剪接的多样性,包括可变剪接事件。

  4. 非编码RNA分析:研究长非编码RNA(lncRNA)、环状RNA(circRNA)和微小RNA(miRNA)等非编码RNA的功能和调控机制。

  5. 表观遗传学研究:通过分析特定修饰RNA的测序数据来研究RNA修饰。

  6. 转录组与基因组、蛋白质组的整合分析:提供系统生物学研究的全面视角。

四、服务流程

转录组测序的服务流程通常包括以下几个步骤:

  1. 样品接收与准备:接收客户提供的RNA样品,并进行质量检查。

  2. 文库构建:按照标准流程构建测序文库。

  3. 高通量测序:利用新一代测序平台对文库进行测序。

  4. 数据分析:对测序数据进行质量控制、比对、表达量计算、差异表达分析、功能注释和富集分析等。

  5. 结果报告:向客户提供详细的分析报告和数据解读。



英文标题:

Calcium/calmodulin-dependent protein kinase IV promotes imiquimod-induced psoriatic inflammation via macrophages and keratinocytes in mice

中文标题:

钙调蛋白依赖性蛋白激酶 IV 通过小鼠巨噬细胞和角质形成细胞促进咪喹莫特诱导的银屑病炎症

研究背景:

银屑病是一种由遗传、环境和免疫共同介导的慢性炎症性皮肤病,目前虽然有多种生物制剂等新疗法出现,但目前银屑病无法根治。银屑病病灶中存在多种炎症细胞类型,细胞和细胞因子网络在银屑病中发挥关键的调控作用,这也提示了我们去寻找银屑病治疗靶点的新途径。CaMK4属于丝氨酸/苏氨酸激酶家族,调节多种基因的表达,如IL-2和IL-17。CaMK4在自身免疫性疾病中具有重要作用,而CaMK4在银屑病中的作用尚不清楚。

主要发现:

该研究通过转录组测序提供了CaMK4在银屑病发病机制中的潜在作用。在IMQ或AMP激活的巨噬细胞中,CaMK4通过ADCY1-cAMP-Erk1/2和p38途径上调,抑制IL-10的产生,并降低皮肤中IL-10的水平,从而促进银屑病炎症的发生。CaMK4还上调IL-1β和IL-12的表达,以刺激γδT细胞释放IL-17A。反过来,IL-17A导致KCs的过度增殖,产生AMP和趋化因子,通过CaMK4-AKT-NF-κB途径将免疫细胞富集到皮肤中。

参考文献:

Yong, L., Yu, Y., Li, B. et al. Calcium/calmodulin-dependent protein kinase IV promotes imiquimod-induced psoriatic inflammation via macrophages and keratinocytes in mice. Nat Commun 13, 4255 (2022).

下载网址:

https://www.nature.com/articles/s41467-022-31935-8#citeas


英文标题:

One thousand plant transcriptomes and the phylogenomics of green plants

中文标题:

千种植物转录组和绿色植物的系统基因组学

研究背景:

植物的历史和进化可追溯到大约十亿年前。藻类是最早借助叶绿体利用太阳能的生物,换句话说,它们是最早进行光合作用的植物。如今,地球上的植物已超过50万种,但生物多样性如何飞跃仍是个谜。如今,科学家们已经完成了一项为期9年的探索,以照亮植物复杂的进化之路。千种植物转录组计划(1,000 Plants Project,1KP)是由加拿大科学家在2008年11月发起的,召集了近200名植物学家对1,100多种植物的基因进行测序和分析。如今,这个项目的研究成果发表在《Nature》杂志上。

主要发现:

该研究成果揭示了包括全基因组复制以及基因家族的起源、扩张和收缩所导致的根本性的基因创新事件发生的历史,这些创新促成了绿藻、苔藓、蕨类、松柏类、有花植物及其他所有绿色植物分支的进化。这些一年生作物和多年生树木获得生长、结籽、开花和结实能力的过程与机制为充分了解地球植物多样性提供了蓝图。

参考文献:One Thousand Plant Transcriptomes Initiative. One thousand plant transcriptomes and the phylogenomics of green plants. Nature 574, 679–685 (2019).

下载网址:

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1693-2