RNA-seq技术在寄生虫研究中的应用

转录组测序(RNA-seq)是通过高通量测序方法全面快速的获悉特定组织或细胞的特定发育阶段或功能状态下所有RNA序列信息的技术。该技术以其准确和高通量等特征,被广泛应用于生物学、医学和农学等基础性研究。寄生虫在体外发育、感染入侵和体内繁殖等不同阶段,发生着一系列复杂的生物变化。采用RNA-seq技术筛选寄生虫发育、感染和繁殖等不同阶段的差异表达基因,阐明其功能,获悉寄生虫-宿主互作的分子调控机制等研究是目前的研究重点和热点。基于此,作者对RNA-seq技术在寄生虫研究中的应用作一综述。     

基因表达系列分析技术研究进展

基因表达系列分析技术是一种以测序为基础,采用数字化分析手段,在转录物水平上研究细胞或组织基因表达模式的有效工具.该技术不仅能够全面地分析特定组织或细胞表达的基因,获得这些基因表达丰度的数量信息,还可比较不同组织、不同时空条件下基因表达的差异,具有高通量、高效性的特点,并能发现新基因.论文就基因表达系列分析技术的原理、特点及其改进进行综述.     

基于高通量转录组测序的红花籽油对肥育猪肝脏差异表达基因的影响

18头肥育猪按饲粮均分为2组,添加红花籽油组和不添加油脂组(对照组)。试验期60d结束,全部屠宰,分别采集肝脏组织样品,进行高通量转录组测序,找出2处理组间的差异表达基因和差异代谢通路。利用Illumina HiSeqTM2500高通量RNA-seq测序技术对2组肥育猪肝脏RNA测序,使用TopHat2软件将测序得到的reads序列与猪(Sscrofa10.2)参考基因组序列比对,找出差异表达基因,在Nr、GO和KEGG数据库中进行功能注释、富集分析和聚类分析。结果显示,红花籽油组和对照组肝脏中差异表达基因共有1 114个,与对照组相比,红花籽油组表达上调的基因有579个,下调的基因有535个。GO功能分类注释到细胞组成、生物学过程和分子功能数据库中的差异表达基因分别有902,903,857个。注释到KEGG通路中差异表达基因414个,显著富集通路4个(P0.05)。     

利用RNA-seq技术筛选火毛撒坝猪和杜洛克猪背最长肌差异基因

本研究旨在利用RNA-seq技术研究中国地方猪种火毛撒坝猪优良性状的分子机制,发掘和鉴定地方猪种肉质性状和适应性的主效基因.屠宰火毛撒坝猪和杜洛克猪各4头,取背最长肌组织提取RNA,使用转录组测序筛选出差异表达的基因后进行GO和KEGG分析,研究了火毛撒坝猪和杜洛克猪2个猪种间3683个差异显著表达基因.结果表明,在富...     

转录组测序技术在植物乳杆菌细菌素合成研究中的应用研究进展

细菌素因具备抵御食源性致病菌和腐败菌的特性，可作为天然无毒抗菌剂应用在食品中。生物信息学是以计算机科学和应用数学为基础理论，将生命科学领域测得的生物信息经搜索比对，分析相关的核酸信息和蛋白结构基因，从而定位功能基因的一门科学。其中，转录组学即从整体转录水平分析不同细胞或组织在特定条件下所转录的所有RNA，从而揭示生物学通路和调控分子机制。将转录组测序结果中获得的海量数据与参考基因组比对，即可从基因表达水平上定量分析转录本的遗传信息。通过差异表达倍数筛选出差异基因，对其进行GO（Gene Ontology）功能注释和KEGG通路富集分析，进而推测其功能特性，并揭示细菌素等代谢产物的合成机理。由于转录组测序不存在安全隐患且属于较为经济的调控方式，因此该技术有望为细菌素大规模投入生产提供新思路。     

利用配对RNA-seq数据筛选显著差异背膘厚度松辽黑猪背最长肌差异表达基因

本研究旨在利用转录组测序技术鉴定松辽黑猪背最长肌组织中的差异表达基因（DEGs）,找出与猪脂肪沉积相关的潜在候选基因。通过对松辽黑猪进行活体背膘厚测定,选择具有极端背膘厚的3对个体（高、低各3头）为研究对象。取背最长肌组织提取RNA,并对其进行双末端转录组测序,然后,基于edgeR包的配对方法筛选差异基因,并进行生物学功能富集分析。结果鉴定出590个差异表达基因,其中,188个基因在高背膘厚组猪背最长肌组织中高表达,402个基因在低背膘厚组猪背最长肌组织中高表达。通过生物学功能分析发现,有42条显著富集通路,鉴定出的与脂肪沉积相关的通路有脂肪酸代谢、不饱和脂肪酸的生物合成以及PPAR信号通路等,筛选出FABP3、FADS1、FADS2、OLR1、ACSL1、LIPA和PLIN2为脂肪沉积性状的候选基因。该研究结果为进一步探究松辽黑猪肌内脂肪分子调控机制提供了参考。     

不同产羔数绵羊性腺轴比较转录组研究

试验通过对巴美肉羊性腺轴进行转录组分析,旨在挖掘影响多羔性状的关键功能基因。分别选取双羔组巴美肉羊5只、单羔组4只,利用转录组测序（RNA-Seq）技术对下丘脑、垂体、卵巢转录组文库进行测序,然后对得到的测序数据进行生物信息学分析。测序数据经过质量控制后,27个样品共得到112 Gb的有效数据。差异基因分析表明,与单羔组相比,双羔组下丘脑中,上调表达基因111个,下调表达基因106个;垂体组织中,上调表达基因97个,下调表达基因142个;卵巢组织中,上调表达基因182个,下调表达基因67个。功能富集性分析表明,神经活性的配体－受体相互作用信号通路在下丘脑－垂体－卵巢性腺轴调控排卵及卵泡发育方面发挥着重要的调控作用。通过不同产羔数巴美肉羊性腺轴比较转录组研究,提供了全部的转录本信息,筛选了影响产羔数的相关功能基因,丰富和补充了绵羊基因组信息,为进一步阐明绵羊繁殖力差异的分子机制奠定基础。     

H1N1亚型流感病毒感染A549细胞的环状RNA表达分析

通过对甲型H1N1流感病毒感染A549细胞前后表达的环状RNA进行鉴定,筛选病毒感染引起的差异表达环状RNA,为进一步研究环状RNA在流感病毒感染过程中的调控作用奠定基础。本研究从病毒感染和PBS处理的A549细胞中提取RNA,构建测序文库后进行全转录组测序。通过生信分析,鉴定了病毒感染前后宿主细胞表达的环状RNA。以未感染组为对照,使用EdgeR包,筛选条件：■、P value<0.05,筛选获得感染前后的细胞中差异表达的环状RNA。使用ClusterProfiler包对差异表达环状RNA的来源基因进行GO和KEGG分析。最后通过荧光定量PCR、外切核糖核酸酶处理、Sanger测序等手段验证了病毒感染前后宿主细胞内部分环状RNA的差异表达。结果表明：流感病毒感染细胞后,环状RNA的表达数目增加。感染组和未感染组分别鉴定到1 101和676个环状RNA表达,这些环状RNA广泛分布在所有染色体上,其中大部分(约60%)长度在300～1 000 nt,约20%的环状RNA长度超过2 000 nt。基于基因位置关系的分析发现,75%～82%的环状RNA源自外显子,12%～17%源自正链...     

单细胞转录组测序在家畜生产中的应用

常规转录组学研究大多是在器官或组织水平上进行转录组测序,忽略了细胞间基因表达的异质性,而单细胞转录组测序(single cell RNA-seq,scRNA-seq)技术可从动物组织分离出的单个细胞的微量全转录组RNA扩增后进行高通量测序,从而在单细胞水平上揭示基因与表现型的关系.现概述scRNA-seq的关键技术要点...     

不同氧浓度下猪睾丸间质细胞转录组分析

【目的】研究不同氧浓度下猪睾丸间质细胞表达谱差异,筛选缺氧导致猪睾丸间质细胞损伤的关键基因。【方法】将猪睾丸间质细胞分为缺氧组(1%氧气,H24组)、正常组(15.75%氧气,N24组),每组3个重复,在相应条件下分别处理24 h,用CCK8法检测细胞存活率;利用转录组测序技术筛选出缺氧组和正常组睾丸间质细胞中的差异表达基因,利用DESeq 2.0软件进行差异表达基因分析,并对差异表达基因进行GO功能和KEGG通路富集分析,进一步筛选与氧含量相关的调控基因。【结果】缺氧刺激24 h后,与正常组相比,缺氧组猪睾丸间质细胞存活率极显著降低(P<0.01);转录组测序共获得1 654个差异表达基因,其中1 242个基因上调,412个基因下调。GO功能富集分析发现,共获得富集条目8条,其中生物过程1条,分子功能7条;KEGG通路富集分析发现,共获得10个显著富集的信号通路,包括HIF-1信号通路、JAK-STAT信号通路和糖尿病并发症中的AGE-RAGE信号通路等。通过GO功能和KEGG通路富集分析共获得6个与缺氧应激相关的基因,分别为信号传导及转录激活蛋白5(signal transd...     

牦牛泌乳期垂体组织比较转录组学分析

试验旨在了解不同产奶量牦牛泌乳期垂体组织间的转录组差异,为进一步阐述牦牛垂体组织调控泌乳的机制提供参考。提取牦牛垂体组织总RNA,并应用RNA-Seq技术对高产奶量牦牛和低产奶量牦牛泌乳期间垂体组织转录组进行高通量测序及分析。结果显示,通过比较分析高产奶量牦牛和低产奶量牦牛垂体组织转录组数据,筛选出114个差异表达基因,其中55个表现为上调,59个表现为下调。进一步功能分析表明,这些差异基因涉及多种GO分类及KEGG通路,其中GO分析显示,差异基因与许多和氨基酸代谢相关的生物学过程存在紧密关联;KEGG通路分析显示,最为富集的是细胞黏附分子通路,且金黄色葡萄球菌感染和利什曼病等大量与免疫或疾病相关的通路也出现显著富集。本研究对比了高产奶量牦牛和低产奶量牦牛泌乳期垂体组织转录组数据,筛选并分析了相关差异表达基因,为提高牦牛产奶量的研究提供新的思路。     

单细胞转录组测序技术及其在肌内脂肪细胞研究中的应用

单细胞转录组测序(single-cell RNA sequencing, scRNA-seq)技术在单细胞水平对转录组进行测序,可从表达量、细胞量及细胞组成等多种角度描述样本,主要包括单细胞分离、mRNA反转录、文库构建、转录组测序和数据分析等步骤。单细胞分离是scRNA-seq技术操作的第一步,常用的细胞分离方法有连续稀释法、显微操作法、荧光激活流式细胞术、激光捕获显微切割术和微流控技术。基于不同细胞捕获、cDNA扩增和文库构建开发了许多scRNA-seq方法,如CEL-seq2、Drop-seq、MARS-seq、SCRB-seq、Smart-seq、Smart-seq2等。与传统测序方法相比,scRNA-seq可识别单个细胞的基因表达信息、记录细胞的空间位置、跟踪不同细胞谱系在分化过程中的轨迹,这为研究难以大量提取的肌内脂肪细胞分子特异性和发生分化过程带来极大便利。作者简要介绍了scRNA-seq技术的关键步骤,比较分析了单细胞分离和转录组测序方法的优缺点,综述了肌内脂肪细胞的起源以及scRNA-seq在肌内脂肪细胞的亚群和标记基因鉴定以及细胞分化轨迹追踪中的应用,以期为肌内脂肪...     

MSTN基因编辑牛肌肉转录组测序及生物信息学分析

为探究肌生长抑制素（myostatin,MSTN）基因对牛肌肉发育的具体调控机制,本研究选取同一牛场健康鲁西黄牛10头,其中通过转基因技术得到的基因编辑牛MSTN^-/-和同种非转基因野生型牛各5头。分别采集两组牛腿臀肌肉样品,利用IIlumina HiSeq高通量测序技术进行转录组测序分析,通过生物信息学方法比较两组样本间的差异表达基因,并进行GO和KEGG富集分析,最后利用实时荧光定量PCR验证转录组测序数据。结果显示,基因编辑型牛和野生型牛之间共检测到18 071个基因。在log₂|FoldChange|≥ 1.48条件下,筛选出406个差异表达基因,其中347个显著上调,59个显著下调。GO功能富集分析显示,MSTN基因编辑后显著影响915个功能类别（P<0.05）,差异基因主要参与结合、生物系统调节、免疫系统等相关功能。KEGG通路富集分析结果共涉及211个通路,差异基因主要富集在细胞黏附分子、趋化因子信号通路、细胞因子互作等信号通路上,进一步从中筛选出可能参与细胞生长、肌肉发育的差异基因（CD14、KIT、CSF1R、FBP1、DUSP4、ULBP21、PRKCB、SPN、CHAD、SRC）。实时荧光定量PCR检测结果显示,所选差异基因表达水平与转录组表达水平一致,证明测序结果的可靠性。本研究结果表明,MSTN基因发挥作用后可以介导多个下游基因表达,从而影响相关信号通路及生物学过程;同时,所筛选出的差异表达基因可作为进一步研究骨骼肌调控机制的候选靶标。     

水牛PPARG来源环状RNA的鉴定及表达谱分析

为鉴定前期转录组测序分析结果的可靠性，并从中挖掘水牛脂肪沉积潜在环状RNA（circular RNA，circRNA），本研究对10个来源于过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARG）基因的circRNA进行鉴定，根据测序获得的候选circRNA序列信息，设计对向引物进行半定量检测和普通测序以获得真实存在的circRNA，采用实时荧光定量PCR分析其在水牛不同组织和不同部位脂肪组织中的表达谱，半定量检测其在不同物种间的保守性。结果显示，10个候选circRNA中，有5个circRNA可以检测到，测序验证序列与转录组测序分析获得的序列一致，其中2个circRNA可设计出特异性的定量引物，这2个circRNA主要在脂肪组织中表达，且在不同部位脂肪组织中的表达量存在差异；另外3个circRNA在黄牛、牦牛、猪和小鼠的脂肪组织中均有表达，序列长度一致，序列相似度高。以上研究结果提示，转录组测序分析获得的结果可靠，其中有2个circRNA主要在脂肪组织中表达，且物种间保守，可作为研究水牛脂肪沉积的候选基因。