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怎么大规模鉴定miRNA靶基因?

作者:联川生物技术公司 2016-10-17T18:05 (访问量:3680)

一、降解组测序的由来

说到降解组测序,必先从microRNA说起。microRNAmiRNA)是一类长度约为22nt的内源性非编码小RNA,在转录后水平与mRNA(靶基因)以完全配对或不完全配对的方式结合,引起mRNA剪切降解或是抑制mRNA翻译来调控基因的表达,进而发挥其生物学调控功能。在动物体内以基因的翻译抑制居多,在植物体内则以靶基因被剪切占多数。

由于miRNA的结构特征和调控方式,一个miRNA可以调控成百上千的靶基因,一个靶基因也可以被多个miRNA调控,从而构建出一个复杂交错的调控网络。miRNA调控功能的阐释,离不开miRNA调控靶基因的鉴定。

生物信息学预测能够发现大量潜在的miRNA靶基因,然而其预测靶基因假阳性高,必须经实验证实,这极大影响了靶基因的探索效率。同时miRNA与靶基因间存在较高错配时,许多真实的靶基因可能会丢失。通过实验鉴定miRNA靶基因将是更为准确的方式,降解组测序(Degradome
Sequencing)因此应运而生。

二、降解组测序的原理

降解组,顾名思义,就是降解的RNA片段,这里特指mRNA的降解(或被剪切)片段。降解组测序,又称为大规模平行末端分析,利用高通量测序技术对降解(或被剪切)的mRNA片段进行测序分析,准确高效地筛选miRNA的靶基因。

具体来说,靶基因经miRNA剪切后会产生两个片段,5'剪切片段和3'剪切片段。其中3'剪切片段,包含有自由的5'单磷酸和3'polyA尾巴,可被RNA连接酶连接,连接产物经扩增后可用于下游高通量测序;而含有5'帽子结构的完整mRNA,含有帽子结构的5'剪切片段或其它缺少5'单磷酸基团的RNA均无法被RNA连接酶连接,因而无法进入下游的测序实验;结合miRNA剪切特征和相关分析工具可以全局性大规模地鉴定出miRNA剪切的靶基因。

将降解组数据比对mRNA序列,可以直观地发现在mRNA序列的某个位点会出现一个波峰,而该处正是候选的miRNA剪切位点(如下图所示)。

三、降解组测序的意义

由此可见,降解组测序更适合植物miRNA的靶基因鉴定。降解组测序是基于真实的实验数据鉴定出miRNA剪切的靶基因,不但能高通量的发现miRNA靶基因,而且可以更进一步的缩小后续的研究范围,极大简化了后续的验证工作,使得数据的准确性和说服力大幅提高。



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