什么是链特异性文库?

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omicsgene - 生物信息
擅长:重测序,遗传进化,转录组,GWAS

刚接触高通量测序的时候就知道有链特异性建库这么个概念,当时也了解可以利用加U法,但是没有思考其中的细节。最近把这个概念掰开了揉碎了好好理解,终于填上了这个坑。

正式讲之前,有几个概念是要明确的。

DNA 的正链和负链,就是那两条反向互补的链。参考基因组给出的那个链就是所谓的正链(forword),另一条链是反链(reverse)。但是这正反一定不能和正义链(sense strand)反义链(antisense strand)混淆。

正义链(sense strand):两条互补的DNA链其中一条携带编码蛋白质信息的链称为正义链,又称编码链,因为它的序列与mRNA相同。

反义链(antisense strand):另一条与之互补的称为反义链。而反义链虽然和RNA反向互补,但它可是真正给RNA当模板的链,因此反义链也是模板链。

要注意的是:在一条包含有若干基因的双链DNA分子中,各个基因的正义链并不都是在同一条链上。

也就是说,有的基因的正义链是正链(forword strand),有的基因的正义链是反链(reverse strand)。所以,DNA双链中的一条链对某些基因来说是正义链,对另一些基因来说则是反义链

总结两点

  1. 正义链(sense strand)= 编码链(coding strand)= 非模板链

  2. forword strand 上可以同时有sense strand 和 antisense strand。因为这完全是两个不同的概念

下面通过这张建库示意图来看看普通RNA-Seq建库和链特异性建库的差异在什么地方



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首先说说普通的RNA-Seq建库方式:它是在RNA逆转录成双链cDNA的两端,对称地加上了两个Y型的接头,然后变成文库。它有一个缺点,就是它是以双链DNA进行测序。所以测完序后,我们无法知道测出来的reads是来自正链还是负链。

而链特异性建库(以图中间的dUTP方法为例)则是首先利用随机引物合成RNA的一条cDNA链,在合成第二条链的时候用dUTP代替dTTP,加adaptor后用UDGase处理,将有U的第二条cDNA降解掉。降解发生之后,双链的文库就只剩下了一条链(负链)。而这条链的两头是接的不同序列的接头。通过PCR扩增,最终只保留了第一条cDNA(负链)上级测序。这样最后的insert DNA fragment都是来自于第一条cDNA(负链),也就是dUTP叫fr-firststrand的原因。在测序的过程中先测得正链reads,再测得负链reads(能区分正负链reads,这就是和普通建库最根本的不同)。在这些reads比对到参考基因组时,那些比对到基因方向(正义链方向)的正链reads就是正义链reads,但是那些比对到基因方向反方向(反义链方向)的正链reads就是反义链reads。那么同样,比对到基因方向的负链reads就是正义链reads,而比对到基因方向反方向(反义链方向)的负链reads就是反义链reads。从而最终将所有正义链reads和反义链reads区分开来。因此在确定基因表达水平时,可以避免基因反义链上的reads匹配的干扰,从而更加准确的检测基因转录表达水平。而且LncRNA的测序也离不开链特异性建库技术。原因有三:

1)lncRNA的来源是具有链特异性的;

2)lncRNA来源就是编码蛋白(mRNA)​基因的反义链,是传说中的天然反义lncRNA(NAT-antisense lncRNA);如果是普通非链特异性建库,那么序列是来自mRNA,还是NAT-antisence LncRNA就难以区分了;

3)​链特异性建库可更准确地统计转录本的数量和确定基因的结构,准确区分获得的转录本来自基因组哪条链。​



链特异性文库参数设置:attachments-2021-02-Pc6KnrK960360582adf4a.png高级生物信息分析课程:重测序数据自主分析二代测序转录组数据自主分析微生物扩增子分析课程实操

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红橙子

链特异性建库可以保留测序时转录本的方向信息,即可以确定转录本是来源于基因组上面的正义链还是反义链,此外,还能确定基因结构,定量转录本,鉴定non-coding转录本等。

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  • 红橙子 提出于 2019-04-04 10:47