真核有参转录组测序(RNA-Seq)是通过高通量测序技术,全面捕获某一功能状态下细胞或组织中所有转录本的技术手段。它能够在整体层面解析基因表达模式、挖掘基因结构信息,并精准识别不同生理或病理条件中差异表达的基因。目前,该技术已广泛应用于基础科研、临床诊断、药物研发及现代分子育种等多个重要领域。
真核无参转录组测序(RNA-Seq)是针对无完整参考基因组或参考基因组质量极低(如组装不完整、注释缺失)的真核生物,通过高通量测序技术对细胞/组织中的mRNA进行系统性测序、从头组装转录本、定量分析与功能注释的核心技术。其核心优势在于无需依赖已知基因组,可通过测序数据组装转录本序列并通过数据库注释,实现基因表达定量与功能挖掘。
原核转录组测序是针对原核生物在特定生长条件或处理状态下全部转录本进行测序分析的技术。它可在全基因组范围内精确量化基因表达水平,系统揭示原核生物的转录调控动态、操纵子结构。目前,该技术已广泛应用于病原菌致病机理、环境微生物应激响应、工业菌株代谢工程优化及抗生素耐药机制等研究领域。
全转录组即特定细胞或组织在某一功能状态下所有转录产物 (mRNA、LncRNA、CircRNA以及 microRNA) 的合集。全转录组测序可对同一个样品同时进行 mRNA、LncRNA、CircRNA 和 microRNA 的单独分析,还可进行多种 RNA 联合分析以及内源竞争性 RNA 整合分析,分子标记筛选等,探究其潜在的调控网络机制,全面的揭示转录调控问题。主要应用于免疫机制、疾病领域、发育进化、致病机理和药物靶标等方面的研究。
SMART-seq2是在单细胞水平对带poly(A)尾巴的RNA分子进行转录组全长扩增及高通量测序的一种技术。通过 SMART 扩增技术对单个细胞中的 mRNA 进行逆转录和 PCR 扩增,结合转座酶建库技术,最终使用高通量测序手段,对单细胞中 mRNA 进行分析。它可以解决传统 RNA 定量技术在早期胚胎发育、癌症、等研究领域中存在的样品量极低或细胞异质性的问题。
绝对定量转录组通过在cDNA文库扩增前对每一个cDNA片段加上特异序列标签(UMI),该标签会随cDNA序列一起扩增测序,即来自于PCR扩增的序列会与原始序列带有相同的UMI,通过过滤带有相同UMI的重复序列还原RNA文库中最原始的RNA表达量,在组间基因表达相对定量的基础上实现绝对定量。
Small RNA是指包括miRNA、piRNA、snRNA等在内的一类通常长度在200nt以下的非编码RNA分子,其中以miRNA研究最为广泛。通过SmallRNA测序分析,对特定状态样本中的SmallRNA进行鉴定,并以miRNA为核心,进行表达、差异及多种功能分析,全面分析阐述非编码小RNA的信息与作用。Small RNA有多种多样的作用途径,包括mRNA降解、翻译抑制、异染色质形成以及DNA去除,来调控生物体的生长发育和疾病发生,在基因表达调控、动植物个体发育、疾病的发生等生理过程中起着重要的作用。
长链非编码RNA(Long non-coding RNA, LncRNA)是长度大于 200 个核苷酸的非编码 RNA(不含rRNA)。研究表明, LncRNA 在剂量补偿效应、表观遗传调控、细胞周期调控和细胞分化调控等众多生命活动中发挥重要作用,成为遗传学研究热点。通过LncRNA测序,可以快速获得与其生物学过程或者疾病相关的LncRNA表达变化,促进其深入研究。
CircRNA(Circular RNA),是一类不具有 5' 末端帽子和 3' 末端 poly(A)尾巴、并以共价键形成稳定闭合环状结构的非编码RNA 分子。CircRNA 广泛存在于生物细胞中,对miRNA 起重要的调控作用,进而调控基因表达。随着高通量测序技术的发展,CircRNA 在多种真核生物体内被大量鉴定出来,利用高通量测序技术,对生物样本中的CircRNA 进行鉴定、表达丰度检测及结构分析,是RNA领域的研究热点,推动更深入的基因表达研究。
全长转录组测序是基于 PacBio 单分子实时(SMRT)或 Nanopore 纳米孔单分子长读长测序平台的转录组研究技术。与常规基于二代短读长测序的转录组分析不同,该技术无需对 mRNA 进行片段化打断与转录本拼接组装,可直接读取mRNA 全长序列,完整保留转录本的原始结构信息。依托长读长技术核心优势,全长转录组测序能够精准识别二代短读长测序难以分辨的可变剪接同源异构体、同源基因、基因超家族成员及等位基因特异性表达的转录本,突破了短读长测序在转录本水平研究的技术瓶颈,为在转录异构体分辨率下解析基因表达调控网络、系统挖掘可变剪接、融合基因、可变多聚腺苷酸化等关键转录调控事件提供了核心技术支撑。
互作转录组是指对两种或多种生物体在共培养/共生活状态下,同时进行转录组测序,能反映宿主和病原体真实的表达情况。并通过生物信息学手段将测序 reads 拆分到不同物种,分别分析各自基因表达变化,进一步挖掘物种间互作相关的分子机制。该技术广泛应用于微生物互作、宿主-病原互作、植物-微生物共生、合成菌群优化等领域,是解析物种间分子互作机制的核心工具。
比较转录组是基于Illumina测序平台,通过RNA-seq技术手段研究物种进化,通过不同物种或亚种间mRNA序列差异进而分析近源物种间的亲缘关系,挖掘明显受到正向选择或负向选择的基因 。