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转录组

动物转录组

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随着转录组学,蛋白组学,代谢组学等组学的不断涌现,生物学研究已经跨入后基因组时代,转录组学作为一个率先发展起来的技术开始在生物学前沿研究中得到了广泛的应用。广义转录组(Transcriptome)系指从一种细胞或者组织的基因组所转录出来的RNA的总和,包括编码蛋白质的mRNA和各种非编码RNA(rRNA, tRNA, snoRNA, snRNA,microRNA 和其他非编码RNA等)。狭义转录组系指所有参与翻译蛋白质的mRNA 总和。由于转录组收到多种因素的调节,因而是动态可变的,转录组研究能够揭示不同物种、不同个体、不同细胞、不同发育阶段以及不同生理病理状态下基因表达差异,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。RNA-Seq作为一种新的高效、快捷的转录组研究手段正在改变着人们对转录组的认识。RNA-Seq利用高通量测序技术对组织或细胞中所有RNA反转录而成的cDNA文库进行测序,通过统计相关读段(reads)数计算出不同RNA的表达量,发现新的转录本;如果有基因组参考序列,可以把转录本映射回基因组,确定转录本位置、剪切情况等更为全面的遗传信息,已广泛应用于生物学研究、医学研究、临床研究和药物研发等。

二代测序转录组数据分析流程:

根据有无参考基因组,测序后的拼接可以分为三大类:reference-based assembly,de novo assembly以及combined strategies,目前主要使用的为前两种。在已有参考基因组的情况下,如数据来源的物种为人或者其他已经完成测序的物种,使用reference-based assembly,在无参考基因组的情况下,我们采用de novo assembly的方法对转录组进行拼接。而后将拼接后的数据与其他参考数据进行比较,分析其中的“差异”,如:通过比较疾病样本和正常组织样本可分析疾病样本中特异的改变,这种改变可能是导致疾病的原因,或者疾病检测的生物标记,从而寻找疾病的治疗和检测方法;通过比较一个物种与近缘物种的差异可以了解物种的进化历程以及进化机理,为物种分类提供理论支持;通过比较有特定表型的物种和不具有该表型的物种,可以寻找与该表型相关的功能基因,从而对物种改良或者对基因的功能进行注释。首先这些差异可以分别表现在mRNA、miRNA和lncRNA水平上。所谓的“差异”包含以下几类:

1.转录本结构的差异

转录本融合、选择性剪切和顺式剪切

2.表达水平的差异

差异表达基因和共生转录组

3.碱基差异

eQTL和genetic mapping

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