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seq是什么意思?
seq指RNA-seq。
RNA-seq即转录组测序技术,就是用高通量测序技术进行测序分析,反映出mRNA,smallRNA,noncodingRNA等或者其中一些的表达水平。
相关信息:
在过去的十年中,RNA-Seq技术迅速发展,并成为了在转录组水平上分析差异基因表达/mRNA可变剪切的不可缺少的工具。随着下一代测序技术的发展,RNA-Seq技术应用范围变得更加广泛:
一是在RNA生物学领域,RNA-Seq可以应用于单细胞基因表达/蛋白质表达/RNA结构的分析;二是空间转录组的概念也逐渐兴起。长读长/直接RNA-Seq技术以及更好的数据分析计算工具有助于生物学家们利用RNA-seq加深对RNA生物学的理解——例如转录何时何地开始;体内折叠和分子间作用如何影响RNA功能等问题。
单细胞测序这样的高通量技术的优势具体体现在哪里?
单细胞全基因组测序主要应用于肿瘤发生机制及胚胎发育研究。单细胞转录组分析可以在全基因组范围内挖掘基因调节网络,尤其适用于存在高度异质性的干细胞及胚胎发育早期的细胞群体。
2017年6月16日,北京大学生命科学学院生物动态光学成像中心汤富酬课题组在《Cell Research》杂志在线发表了题为“Single-cell multi-omics sequencing of mouse early embryos and embryonic stem cells”的研究论文。在国际上率先发展了对一个单细胞同时进行染色质状态、DNA甲基化、基因组拷贝数变异、以及染色体倍性的全基因组测序技术(single-cell COOL-seq),并采用这一技术在单细胞分辨率上系统、深入地解析了小鼠着床前胚胎发育过程中表观基因组重编程的关键特征,以及染色质状态与DNA甲基化之间的互动关系。
现有的基于高通量测序来分析全基因组染色质状态的研究方法通常需要大量细胞(例如ATAC-seq、DNase-seq、FAIRE-seq、MNase-seq等)。即使这些方法可以做到单细胞分辨率,也无法在单细胞分辨率上对多种组学之间的互动关系进行研究。而汤富酬课题组将NOMe-seq(全基因组核小体定位及DNA甲基化组测序)技术和PBAT-seq技术(全基因组重亚硫酸盐测序)巧妙地结合起来,并进行了系统的优化和提高,实现了对同一个单细胞进行多达5个层面的基因组和表观基因组特征的分析。 该课题组利用这一新建立的scCOOL-seq方法,在单细胞分辨率系统地描绘了小鼠着床前胚胎发育过程中表观基因组多个层面的动态变化。该项研究发现:
受精后12小时以内,来自高度特化的卵细胞和精子的雌雄原核就经历了大规模的基因组去甲基化。在此过程中,父母源基因组的染色体状态迅速打开,在受精卵的原核期就已经达到高度开放的状态,随后在受精卵晚期染色质开放程度大幅度回落,并在2-细胞阶段之后开放程度再次逐步增加,到囊胚期时达到最高点。
首次在单细胞分辨率系统分析了小鼠着床前胚胎发育过程中染色质状态的异质性。该研究发现在受精后12个小时以内受精卵中大部分基因的启动子区域就由均匀关闭状态迅速重编程为均匀开放状态,为合子基因在随后的转录做好准备。
首次在单细胞分辨率证明持续转录对于维持早期胚胎中大部分基因的启动子处于开放状态是必需的,染色质状态开放和转录活动互相促进,共同维持合子基因的稳定表达。
研究发现多能性核心因子Oct4的靶基因结合位点在4-细胞阶段就处于开放状态,远早于真正建立多能性的囊胚期,暗示这些位点作为潜在的顺式调控元件可能参与了早期胚胎细胞的命运决定过程。
首次在单个细胞内对父母源基因组的染色质状态以及DNA甲基化进行了深入分析。研究发现,受精后染色质状态和DNA甲基化进行了不同步的重编程过程,父母源基因组的染色质状态快速重编程、在每个单细胞中迅速达到精确平衡并一直维持。而DNA甲基化的重编程要慢一些并在父母源基因组之间维持不对称分布。
首次在单细胞分辨率解析了雌性胚胎细胞中父母源X染色体的DNA甲基化和染色质状态重编程过程的异同。研究发现受精后,在雌性胚胎中失活的父源X染色体其DNA甲基化重编程速度要明显慢于活跃的母源X染色体,二者之间DNA甲基化的差异一直到囊胚晚期才逐渐消除;而雌性胚胎中父母源X染色体同步进行快速的染色质状态重编程,并在整个植入前时期维持这一父母源X染色体之间染色质状态的精确平衡。
首次在单细胞分辨率揭示了小鼠植入前胚胎发育过程中表观基因组的异质性。受精后,启动子区域DNA甲基化异质性强烈的基因和染色质状态异质性强烈的基因分别是两类不同的基因。这暗示在小鼠着床前胚胎发育的过程中,染色质状态异质性和DNA甲基化异质性可能分别受不同机制的调控。
首次在单细胞分辨率将细胞周期与染色质状态联系了起来,准确推断出每个单细胞的倍性和细胞周期阶段,并发现小鼠着床前胚胎在体内发育过程中和胚胎干细胞使用了基本相同的一组DNA复制起始位点。
该研究系统地描绘了高度特化的配子在受精后重编程到具有发育全能性的受精卵、以及进一步发育成多能性胚胎的过程中,DNA甲基化和染色质状态发生的精准、有序的变化,各个组学层面之间的互动关系,以及父母源基因组在着床前胚胎发育中DNA甲基化和染色质状态的重编程过程。该工作为今后人们继续研究哺乳动物早期胚胎细胞全能性和多能性的开启奠定了基础,同时为体细胞克隆效率的提高以及早期胚胎发育异常的诊断与治疗提供了新思路。 北京大学生命科学学院BIOPIC中心的博士后郭帆博士、博士生李琳、李静云为该论文的并列第一作者;北京大学生命科学学院汤富酬研究员和四川大学郭帆研究员为这篇文章的共同通讯作者。该研究工作由北京大学和四川大学共同合作完成,并且得到了国家自然科学基金委员会、北京未来基因诊断高精尖创新中心,以及北大-清华联合中心的资助。
单细胞转录组测序 基因表达量分析 需要多少测序量
单细胞转录组测序 基因表达量分析 需要多少测序量
转录组学的研究对象包括mRNA和非编码RNA等。新一代高通量测序技术可以全面快速地获得特定细胞或组织在某一个状态下几乎所有转录本的序列信息和表达信息,从而准确地分析基因表达差异、基因结构变异、筛选分子标记(SNPs或SSR)等生命科学的重要问题。
基因表达谱测序是直接对某一物种或特定细胞在某一功能状态下产生的mRNA进行高通量测序,可以用来研究基因的表达差异情况。该技术结合了转录组测序建库的实验方法,与转录组测序相比,基因表达谱测序要求的读长更短,测序通量更小,但仅可用于基因表达差异的研究。
转录组测序是RNA水平测序,相当于DNA水平的基因组测序,是一个框架。表达谱主要研究的是基因表达量的变化,上调或下降。先要有转录组或是基因组才可以做表达谱,否则没有Ref做参考。
转录组测序和表达谱测序其实都是通过高通量测序技术进行的,转录组测序主要是针对没有参考基因组(即基因组未完成测序)的物种,侧重于获得你材料的全部转录组信息;而表达谱则侧重于检测各个基因的表达量。
单细胞测序和转录组测序的区别
单细胞测序不同于传统的高通量测序,它是对于一个细胞群中的某一个细胞进行测序分析。单细胞转录组测序就是对单个细胞转录组水平进行测序,它的优势是准确地分析每一个细胞的基因表达,能准确区分细胞群体,并进行细胞分类间比较,以及能找到稀有的细胞的表达情况。