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lncrna研究方法

發布時間:2022-09-02 06:14:47

『壹』 lncrna的研究目前可以發什麼水平得雜志

1.LncRNA簡要
LncRNA是一類轉錄本長度超過200nt的RNA,它們本身並不編碼蛋白,而是以RNA的形式在多種層面上(表觀遺傳調控、轉錄調控以及轉錄後調控等)調控基因的表達水平。生物體內含量相相當豐富,約佔RNA的4-9%(mRNA約佔1-2%)。LncRNA的組織特異性及特定的細胞定位,顯示lncRNA受到高度嚴謹的調控,目前已知其與發育、幹細胞維持、癌症及一些疾病相關。雖然近年來隨著基因晶元及第二代高通量測序技術的廣泛運用,lncRNA不斷被發現,但此類轉錄本的確切功能還未知。目前市場上的lncRNA晶元通常將lncRNA與mRNA設計在一起,RNASeq數據中也包含lncRNA, mRNA序列,因此可以通過分析lncRNA與mRNA表達相關性對lncRNA進行功能注釋。
2.分析流程圖

3. 分析內容
①計算LncRNA與mRNA表達相關性,根據設定的域值篩選lncRNA與mRNA關系對,構建LncRNA與mRNA共表達網路,如下是全局網路

②基於lncRNA與mRNA表達相關性以及lncRNA與mRNA基因組位置近鄰關系,得到lncRNA的潛在靶標基因,對差異表達的lncRNA靶標基因進行功能注釋以及功能富集分析,如下是功能富集的GO的Barplot圖和差異lncRNA的Heatmap圖

③研究lncRNA與mRNA的共表達網路的拓撲學特性,基於度篩選網路拓撲上重要的lncRNA,這些lncRNA極有可能是與研究背景相關的lncRNA,如下是重要lncRNA與mRNA的局部共表達子網路

④客戶提供研究背景相關一組基因,根據表達相關性可以找出與這組基因相關的lncRNA,從而構建出感興趣的共表達網路。通過構建的共表達網路能進一步找到感興趣的 hub lncRNA。

lncRNA深度挖掘分析
一、差異lncRNA靶基因預測
lncRNA的靶基因較為復雜,主要分為正式和反式兩種作用機制.lncRNA作用機制與miRNA類似,均可以通過調控相應的mRNA來行使功能,所以靶基因的預測在科學研究中都顯得非常必要。
二、靶基因Gene Ontology分析
我們將靶基因向gene ontology資料庫的各節點映射,計算每個節點的基因數目.
三、靶基因Pathway分析
信號通路分析需要完備的注釋信息支持,通過整合KEGG、Biocarta、Reactome等多個資料庫的信息可以精確檢驗來進行Pathway的顯著性分析。
四、lncRNA與調控基因的表達機制
通過整合lncRNA的信息和靶基因之間的關系,我們可以得到一個lncRNA與靶基因之間的調控網路圖.
五、 轉錄因子結合位點預測
對於差異表達lncRNA,提取轉錄起始位點上下游序列,使用預測程序對其轉錄因子結合位點進行預測.
六、基因關聯分析
現在市面上的lncRNA晶元均含有mRNA的表達探針,通過將lncRNA的靶基因分析結果與晶元上mRNA的表達結果做關聯分析,可以更進一步的分析lncRNA的功能。
七、信號通路調控網路構建:
實驗中基因同時參與了很多Pathway,通過構建信號通路調控網路,從宏觀層面看到Pathway之間的信號傳遞關系,在多個顯著性Pathway中發現受實驗影響的核心Pathway,以及實驗影響的信號通路之間的調控機理。
八、lncRNA的功能分析
根據lncRNA最新的功能資料庫,利用生物信息學工具,做出Function-Tar-Net圖表,從而得出lncRNA與功能的關系

『貳』 如何預測lncRNA的靶基因

個人覺得lncrna更有研究前景,mirna序列段作用單一(通過序列互補靶向靶基因降解或者抑制靶基因)各種mirna資料庫以及針對mirna靶基因預測以及資料庫甚至高通量實驗都已經非常完善。但是lncrna是剛處於研究的起始階段,其功能機制都不太明確,現有研究只能說明lncrna具有多種功能,因此如果你做lncrna可做的東西非常多,加上lncrna功能復雜因此更具有研究前景。

『叄』 如何預測lncrna與mirna之間的關系

長鏈非編碼RNA(10ngnon-coding RNA,lncRNA)是一類轉錄本長度大於200bp的非編碼RNA,可作為人類基因組中一類重要的調控分子通過多種方式發揮其生物學功能.
近年來的研究表明,lncRNA也可以作為一種競爭性內源性RNA(competing endogenous RNA,ceRNA)與miRNA相互作用,參與靶基因的表達調控,並在腫瘤的發生發展中發揮重要的作用.本綜述在簡要介紹lncRNA功能研究現狀和主要研究方法的基礎上,進一步分析了lncRNA與miRNA之間的互相調控關系及其在腫瘤發生發展中的作用,以便為後續的研究提供新的思路.

『肆』 轉錄因子實驗研究方法有哪些

1.什麼是轉錄因子

轉錄因子(Transcription factor,TF)的調控決定著基因的調控網路以及表達水平。基因的表達驅動著一系列的細胞活動,這些表達的調控需要通過轉錄因子(蛋白)和轉錄因子結合位點(DNA元件)的相互作用實現。轉錄水平的調控不是一個簡單的獨立過程,它是由上百個轉錄因子,目標序列以及共調控因子所組成的高度互作的基因調控網路。

2.為什麼研究轉錄因子

一個課題最開始往往是研究某個基因的序列信息以及基因所行駛的功能作用,這些是屬於基因的下游研究。但在下游研究累積到一定經驗之後,老師往往開始著手於研究基因的上游調控機理,即不單關注基因A如何影響細胞活動,更關注哪些因素影響基因A的功能發揮。調控機理研究理論上會涉及多個層面的因素,例如:轉錄因子、蛋白激酶、miRNA、DNA甲基化、組蛋白修飾、lncRNA……

轉錄因子成為調控機理的研究大戶是最正常不過的事情。因為一個轉錄因子能同時控制多個基因的表達,同時轉錄因子的功能作用也可能受多個共作用因子的影響。如果能闡明如此復雜的調控網路,這可是很有科研成就感的。

3.研究方法

現有主流的轉錄因子鑒別方法可分為兩種:傳統實驗鑒別(experimental methods)以及通過計算機進行的生物信息學鑒別(computational methods)。簡單來說,實驗方法主要用於尋找不同類型目標,即通過已知TF尋找未知TFBS,或通過已知TFBS找出其對應TF。而生物信息學方法更多是用於同類型的預測,即通過序列保守性分析,通過已知TF預測未知TF,或通過已知TFBS預測未知TFBS。這些研究思路的關系如圖1.

圖1. 轉錄因子研究方式

3.1生物信息學預測(computational methods)

無論是TF還是TFBS的同類預測,生物信息的研究手段主要依賴於蛋白質或者DNA的序列保守性進行。具體演算法和軟體有隱馬爾可夫模型,Gibbs抽樣,貪婪演算法等,但這次重點在於介紹研究轉錄因子的實驗方法,因此不過於敘述這部分信息。

3.2實驗方法篩選(experimentalmethods)

實驗方法主要有兩種思路:1. 通過已知TF尋找未知TFBS;2.通過已知TFBS尋找未知TF。無論哪種手段,前提都是基於蛋白與DNA之間的結合關系尋找,即交叉尋找目標,這有別於計算機技術的同類型尋找。

3.2.1通過已知TF尋找未知TFBS

如果已經鎖定了一個感興趣的TF,那常用思路是確定其TFBS,然後得知道它控制的下游基因。從已知TF定位到未知TFBS的過程,主要的實驗方法包括ChIP-seq、DNaseI-seq、DamID-seq等體內實驗,以及DIP-seq、SELEX(-seq)、PBM等體外實驗。

這些研究的通量與應用范圍如圖2所示,其中,縱坐標表示可以從多大范圍檢測TFBS(檢測通量),橫坐標表示TF-TFBS的結合細節(檢測精細程度)。以ChIP-seq為例,它可以在全基因組水平一次發現超過20萬個結合位點信息,但只能確定到TFBS的序列信息(是ATTCG還是ACTCG),卻難以了解到目標TF與TFBS之間的結合程度(TFBS能與TF結合多久,結合多牢固等信息)。

圖2.多種轉錄因子研究方法的比較。 (CS:ConsensusSite,PWM: Position WeightMatrices)

3.2.1.1SELEX技術

Systematicevolution of ligands by exponential enrichment (SELEX) 是其中最早的一種體外檢測轉錄因子結合位點技術,這項技術在20多年前已被科學家們利用,而且它不需要已知序列信息就可以檢測到新的結合位點。它的原理是(圖3a):1.提取並純化轉錄因子;2.隨機打斷的DNA文庫與目標轉錄因子孵育;3.提取與TF結合的DNA,進一步PCR擴增片段;4.把PCR擴增的片段重復與TF孵育,最終篩選出高結合率的DNA。SELEX技術不需要已知的DNA片段信息就可以檢測新TFBS,但不足之處在於它只能找出結合率高的TFBS,因此鑒定效率較低。

為了解決鑒定效率較低的問題,高通量測序技術可以聯合SELEX篩選TFBS。關聯高通量技術後,SELEX-seq只需要一輪篩選而不像之前需要多輪篩選,但它的問題在需要大量的高質量純化蛋白以及前期實驗操作復雜。

3.2.1.2Protein-binding Microarrays (PBM)技術

PBM技術(圖3b)首先固定雙鏈dna列陣在晶元當中,然後加入感興趣的目標蛋白,孵育洗脫非結合蛋白後,加入帶有熒游標記的抗體靶向目標蛋白,最後通過熒光信號鑒別蛋白-DNA結合關系。熒光強度會最終換算為PositionWeight Matrices(PWM),從而計算DNA的結合序列。

3.2.1.3DIP-seq

DIP-seq(圖3c)是另外一種體外檢測轉錄因子與dna關系的技術。與PBM不同,這種技術不需要預先固定DNA,它是通過檢測染色質DNA來實現目標鑒定。大體的實驗流程可分為:1.利用甲醛交聯轉錄因子與DNA片段;2.切斷DNA為100到500bp的片段;3.通過轉錄因子特異性抗體,富集與TF結合的DNA;4.去交聯後,富集DNA進行晶元或高通量測序。

3.2.1.4ChIP-seq

ChIP-seq的實驗過程與之間介紹的DIP-seq非常類似,唯一不同是,ChIP-seq可以通過甲醛原位交聯TF與DNA,而DIP-seq只能在體外交聯。ChIP-seq的優點是更高的解析度,更低的噪音等。但它的弊端在於1.過於依賴蛋白數量,2.依賴於交聯效率,3.抗體特異性及獲取可能性。4.難以分辨直接結合還是間接結合的TF。

圖3. 多種主流TF鑒定技術的操作流程

3.2.1.5.mechanically inced trapping of molecular interactions(****MITOMI)

MITOMI是少數可以測量TF與DNA解離系數Kd的實驗技術,它具有中等通量,但卻不適合用於de novo的TFBS鑒定。MITOMI具體流程圖4:

1.將感興趣的tf固定在玻璃上,接通微流管,倒入DNA;

2.DNA結合到固定的tf上;

3.富集結合的DNA,並洗脫未結合的片段;

4.通過富集的DNA數量計算蛋白-DNA解離系數Kd。

圖4. MITOMI原理示意圖

3.2.2.通過已知TFBS尋找未知****TF

比較常見的實驗研究方法是酵母單雜交(Yeast one Hybrid,Y1H)及被稱為反向ChIP實驗 的PICh(Proteomicsof Isolated Chromatin segments)。

3.2.2.1酵母單雜交 (Y1H)

酵母單雜交能篩選到與DNA結合的蛋白質,並可直接從基因文庫中得到編碼該蛋白質的核苷酸序列,而無需復雜的蛋白質分離純化操作,故在蛋白研究中,具有一定的優勢;而且,酵母屬真核細胞,通過酵母系統得到的結果,比其他體外技術獲得的結果,更能體現真核細胞內基因表達調控的真實情況。

主要實驗過程為:

1.把感興趣的TFBS序列(Bait)插入報告基因上游,並將帶有TFBS與報告基因的質粒整合到酵母基因組中,構建含有報告基因的酵母;

2.提取mRNA構建轉錄因子cDNA文庫,並將文庫與酵母激活因子融合相連,構建「Prey」文庫。把帶有文庫的質粒轉入到步驟1的酵母中。

3.條件篩選生長酵母,如果TF與TFBS有結合,即報告基因可以順利表達。

圖5.酵母單雜交技術原理

3.2.2.2PICh實驗

PICh,又被稱為反向ChIP實驗,實際是通過分離的感興趣DNA片段富集轉錄因子,最終利用質譜技術鑒定所富集的蛋白質。PICh所分離的TF難以被識別為直接還是間接結合因子,同時,現階段來說,這項技術的通量相對較低,不適合大批量篩選TF。

注意事項

1.體外實驗雖然可以鑒別很多蛋白-DNA相互作用,但由於生物體復雜性(共調控因子,競爭性轉錄因子等),這些體外識別的相互作用難以在體內重復或發現。

2.體內實驗比較真實地還原轉錄因子-DNA之間的作用,卻難以鑒別出直接還是間接作用關系。

3.利用PBM方法可以完成de novo TFBS鑒別。

4.檢測通量一般受限於蛋白質的純化質量及數量。

5.大多數方法難以分析解離系數,因此對DNA或蛋白質的洗脫難以把握。

6.除了實驗方法,通過計算機技術鑒別結合位點的保守性從而預測新的轉錄因子目標區域已經被大量使用。但無論何種演算法,這些預測都過於簡單化TF-DNA之間的作用關系,從而造成極高的預測假陽性率。

7.(i)ChIP, HT-SELEX, 或PBM方法的目的在於發現結合序列或PWM。 (ii) MITOMI分析可用於進一步分析定量信息。(iii) ChIP實驗可用於分析體內結合信息。

附錄

多種體內外TF鑒定方法的對比:

method:方法;

synomyms:實驗名稱;

throughput:檢測通量;

materialsneeds:所需實驗材料,其中P代表protein,D代表DNA,「+」到「++++」分別代表數據可用於定性,半定量,定量及動力學分析;

Datatype:實驗所產生的數據類型;

resolution:解析度(可檢測鹼基程度)。

『伍』 microRNA調控lncRNA的思路設想 求大神解答!

microRNA的調控機制是:細胞產生一段雙鏈RNA成為miRNA(也可以是體外注射的雙鏈RNA,成為siRNA,即RNAi技術)
miRNA前體經過Drosha 核算酶,Exportine運輸蛋白運出細胞核,細胞質中的Dicer核算酶作用成為miRNA,後經過細胞質的解螺旋酶的作用,變為單鏈RNA,觸發RISC復合體,尋找與miRNA互補的RNA,一旦發現可以互補的靶位即使目標被RISC水解,若不能完全匹配則抑制目標RNA表達

而lncRNA是一段長的不編碼RNA,其功能大多都在研究中,多是起調控的作用。但是說到底也是基因的產物,所以也可以被miRNA所抑制掉,作為一種對調控手段的調控。

『陸』 轉錄組測出來的lncrna怎麼預測其功能

全轉錄組是指特定細胞在特定狀態下所能轉錄出來的所有RNA的總和,包括mRNA和非編碼RNA(non-coding RNA)。針對非編碼RNA的研究主要集中在具有調控作用的small RNA,lncRNA和circRNA。基於二代測序技術的全轉錄組測序研究,可同時分析同一樣本中的mRNA、lncRNA、circRNA、small RNA,致力於深入挖掘生命現象背後的轉錄調控問題。

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