circRNA測序

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經典案例

SAMP8小鼠模型中系統分析基于circRNA的內源競爭RNA作用網絡分析

Characterization of circRNA-Associated-ceRNA Networks in a Senescence-Accelerated Mouse Prone 8 Brain

期刊:Molecular Therapy
影響因子:6.68
發表單位:北京師范大學
發表年份:2017年6月

一、研究背景

阿爾茨海默病(AD)是最常見的神經退化性疾病之一。有研究表明,circRNA相關的ceRNA網絡可能在許多疾病過程中起著關鍵作用。本研究利用RNA-seq技術,對7月齡的快速老化模型 小鼠8(SAMP8)的腦組織進行了基于circRNA的ceRNA作用網絡的系統分析。

二、方法流程

取材

選擇7月齡的SAMP1和SAMP8 雄性小鼠(各45只)為實驗材 料,兩個組又分別分為3個小 組,每個小組為15只小鼠,每 個小組3個生物學重復。

建庫

提取Total RNA,去rRNA構 建鏈特異性文庫和small RNA 文庫

測序

利用Illumina HiSeq 進行 雙端測序

分析

circRNA、miRNA及mRNA測序分析 基因差異表達分析
circRNA相關ceRNA網絡關聯分析,
GO富集分析
關聯分析

三、研究結果

1.circRNA-Seq、miRNA-Seq以及mRNA-Seq

測序通過RNA-Seq測序分析最終得到34,096個 circRNA,1298個成熟的miRNA(其中1226個為 known miRNA和72個novel miRNA)以及74,885個 蛋白質編碼的轉錄本,這些基因用于后續的分析。

2.SAMP8 與SAMR1兩組小鼠間的差異表達分析

本研究結果表明,兩組小鼠間存在有235個發生顯著差異的 circRNA轉錄本(其中94個發生上調和141個發生下 調)。基于TPM分析,檢測到兩個組之間有30個發生顯著 差異的miRNA,其中在SAMP8小鼠中有12個表達上調的 miRNAs,在SAMP1小鼠中有18個表達上調的miRNAs。 最后本研究還利用FPKM鑒定出SAMP8小鼠中1,202個發 生顯著差異的mRNA轉錄本,其中有716個轉錄本上調表 達,486個下調表達(圖1C)。

3. circRNA相關ceRNA網絡的構建

基于本研究中的RNA-seq數據,首次對SAMP8小鼠大腦中的一個 ceRNA網絡進行了鑒定。我們選擇了235個circRNA和1202個差 異表達的mRNA,及MRE的常見結合位點(30個顯著差異的miRNA)。結果顯示,ceRNA網絡覆蓋了兩種情況(圖2A和4B): 一種是circRNA(在SAMP8小鼠中上調)-miRNA(在SAMP8小 鼠中下調)-mRNA(在SAMP8小鼠中上調)的調控網絡,另一 種是circRNA(在SAMP8小鼠中下調)-miRNA(在SAMP8小鼠 中上調)-mRNA(在SAMP8小鼠中下調)的調控網絡。

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4. GO功能注釋

通過對circRNA進行GO分析,發現159個GO條目發生了顯著富集。包括細胞內,胞內物質組成和代謝過程等。此外,還發現了幾種與認知相關的terms,如軸突末端、突觸等。circRNA相關的 ceRNA網絡從不同的角度參與了AD的病理進展。

5.關聯分析

本研究通過設置三個限制因素,以進一步研究circRNA相關的ceRNA網絡和AD之間最可能的關系。首先,選擇性地分析了在SAMP8和SAMR1小鼠之間應該發生顯著差異表達的成對的 circRNA、miRNAs及其靶基因(矯正p<0.05)。其次,選擇的circRNAs、miRNAs及其靶基因的表達量在小鼠腦中應該處于一定的數量級。最后,所選擇的成對基因要與AD相關聯。根據前面的三個要求完成檢測,結果表明本研究中所預測到的circRNA-associated-ceRNA網絡可能參與了AD的調控。

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四、研究結論

本研究利用RNA-seq分析闡明了SAMP8和SAMR1小鼠大腦中circRNA相關ceRNA調控網絡譜。進一步擴充了關于ceRNA生物學知識,有助于了解其在AD發病機制中的調控作用。這些新的ceRNA是AD的潛在生物標志物或治療靶點,為臨床診斷、治療和預防AD提供了寶貴的資源。

參考文獻

Shuai Zhang, Dina Zhu, Hong Li, et al. Characterization of circRNA-Associated-ceRNA Networks in a Senescence-Accelerated Mouse Prone 8 Brain[J]. Molecular Therapy the Journal of the American Society of Gene Therapy, 2017.

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