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我國科研人員建立基于納米孔測(cè)序的環(huán)形RNA識(shí)別和重建新技術(shù)
2021年03月18日 13:08:52
來源：生命科學(xué)部 點(diǎn)擊量：8898
環(huán)形RNA是一類在真核生物中廣泛存在的、具有特殊環(huán)狀結(jié)構(gòu)的RNA分子。近期多個(gè)研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)形RNA不僅發(fā)揮miRNA海綿、RBP海綿以及翻譯短肽等生物學(xué)功能，而且通過結(jié)合蛋白分子，參與天然免疫等生理過程發(fā)揮重要功能。而確定環(huán)形RNA的全長(zhǎng)序列，是進(jìn)行環(huán)形RNA功能研究的重要基礎(chǔ)。目前的研究方法對(duì)于環(huán)形RNA結(jié)構(gòu)的識(shí)別能力主要被二代測(cè)序的讀長(zhǎng)所限制，對(duì)于長(zhǎng)度較長(zhǎng)(>500bp)的環(huán)形RNA分子
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào)：32025009、91940306、31722031)等資助下，中國科學(xué)院北京生命科學(xué)研究院趙方慶研究員團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種高效測(cè)定分析環(huán)形RNA的方法,相關(guān)成果以“利用納米孔測(cè)序和CIRI-long技術(shù)對(duì)環(huán)狀RNA進(jìn)行綜合分析(Comprehensive profiling of circular RNAs with nanopore sequencing and CIRI-long)”為題，于2021年3月11日以長(zhǎng)文形式在《自然 生物技術(shù)》(Nature Biotechnology)上在線發(fā)表。 
環(huán)形RNA是一類在真核生物中廣泛存在的、具有特殊環(huán)狀結(jié)構(gòu)的RNA分子。近期多個(gè)研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)形RNA不僅發(fā)揮miRNA海綿、RBP海綿以及翻譯短肽等生物學(xué)功能，而且通過結(jié)合蛋白分子，參與天然免疫等生理過程發(fā)揮重要功能。而確定環(huán)形RNA的全長(zhǎng)序列，是進(jìn)行環(huán)形RNA功能研究的重要基礎(chǔ)。目前的研究方法對(duì)于環(huán)形RNA結(jié)構(gòu)的識(shí)別能力主要被二代測(cè)序的讀長(zhǎng)所限制，對(duì)于長(zhǎng)度較長(zhǎng)(>500bp)的環(huán)形RNA分子，仍然缺少有效的全長(zhǎng)重構(gòu)手段。
趙方慶團(tuán)隊(duì)首先測(cè)試了不同實(shí)驗(yàn)條件對(duì)環(huán)形RNA的富集效果，進(jìn)而對(duì)環(huán)形RNA建庫流程進(jìn)行優(yōu)化，并通過使用poly(A) tailing提升RNase R對(duì)環(huán)形RNA的富集效率。后應(yīng)用納米孔測(cè)序技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)環(huán)形RNA的全長(zhǎng)序列進(jìn)行直接測(cè)定?；谏鲜鰧?shí)驗(yàn)流程，趙方慶團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步開發(fā)了用于識(shí)別納米孔測(cè)序數(shù)據(jù)中環(huán)形RNA序列的CIRI-long算法。CIRI-long將一致性序列比對(duì)到參考基因組，對(duì)其中的反向剪接位點(diǎn)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行識(shí)別，并基于基因注釋和剪接信號(hào)信息，提供單一樣本內(nèi)和多樣本間結(jié)果的整合與校正方法(圖1)，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)形RNA的準(zhǔn)確識(shí)別和全長(zhǎng)重構(gòu)。
與傳統(tǒng)的二代測(cè)序方法相比，CIRI-long方法大幅提升了環(huán)形RNA全長(zhǎng)重構(gòu)能力，并可實(shí)現(xiàn)與二代測(cè)序相近的分析成本。同時(shí)，CIRI-long提供了樣本間整合分析的工具，并針對(duì)納米孔測(cè)序的高錯(cuò)誤率建立了有效校正方法，為環(huán)形RNA的功能研究提供了重要的方法學(xué)工具，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。
圖1： 環(huán)形RNA全長(zhǎng)重構(gòu)的實(shí)驗(yàn)與計(jì)算流程
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