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同時研究多個互作物種
Dual RNA-seq主要針對物種間互作研究,能同時對2個(或多個)物種進行測序和分析,從而揭示互作物種間基因表達的動態變化。
可用于:無任何物理分離的副作用且能同時分析互作物種間轉錄水平的變化,研究互作過程中的調控網絡、病原菌感染宿主致病機理和宿主抗病的機制;研究致病性菌在不同物種之間的進化關系、基于同源基因進一步發掘正選擇相關基因等。
產品特色
比對混合基因組
將測序序列比對到混合參考基因組上,可以同時觀察到兩個物種轉錄本改變的模式,并根據比的序列界定感染時菌體和宿主細胞的生存趨勢。
基因時序分析
基因表達的時間序列分析,可根據致病基因表達的變化,模擬細胞的動態系統,挖掘特殊基因的功能、調控關系以及在不同動態下的生物學意義。
互作網絡分析
基于PHI數據庫,預測致病基因,利用蛋白互作網絡和PHI數據構建致病網絡圖,明確核心基因和樞紐基因,并將不同信號通路中的基因與實際數據庫關聯,總結基因間的相互調控關系,篩選核心基因。
1 Dual rna-seq適用于什么研究
Dual rna-seq能同時對2個(或更多)互作物種進行測序和分析,不同于宏轉錄組及比較轉錄組,可以直接分析兩個互作物種的變化且無分離副作用,研究互作過程中的調控網絡,病原菌感染宿主致病機理,宿主抗病的機制;研究致病性菌在不同的物種之間的進化關系,基于同源基因發掘發生正選擇的基因等。
2 沒有參考基因組可以研究么?
Dual rna-seq 需要同時比對互作物種間各自物種的參考基因組,常見病菌和常見作物的參考基因組已有,對于缺少參考基因組的物種,采取近緣比對或de novo拼接。
3 每個樣本應該測多少數據量?
結合文獻報道和項目經驗,動植物轉錄組通常測20M的reads,但是像互作這種復雜成分的樣本建議建議測40M。
4 PHI數據庫的優點
PHI(v4.2)即病原體宿主互作數據庫,該數據庫收錄了已報道過的4460個基因,176個host,164個pathogenic,關聯了多個常用的大型數據庫,是目前最專業的宿主病原體互作數據庫,利用PHI-base研究病原體基因組和毒性基因,通過整合突變型遺傳信息,揭示病原體宿主相互作用機制。
參考案例1
Dual rna-seq揭示了小麥抗黃銹病的機制
文獻名稱:The host-pathogen interaction between wheat and yellow rust induces temporally coordinated waves of gene expression
發表期刊:BMC Genomics
發表時間:2016年5月
影響因子:3.867
研究概述
小麥的條銹病是常見的作物病害,其主要癥狀表現為葉片上和莖上出現成條的黃斑 ,籽粒不飽滿等,易造成小麥的大量減產。有的植株可以抵抗條銹菌的侵染,表現出抗病特性,減少了經濟損失。因此,研究抗病品種的抗病機制成為事關農業生產的大事。
研究結果
1 在不同感染時間節點的小麥葉片和PST數據比對分析,發現隨著感染過程的延長,比對到小麥基因組上的 reads 比例不斷下降,比對到 PST 基因組上的 reads 比例不斷上升 。表明PST從侵染開始進行潛伏,在第5天的時候開始大量增值,同時也暗示了 PST 的侵染可能影響了某些宿主基因的表達。
2 分別以正常小麥和PST的孢子作為對照組,在各個處理時期分別鑒定小麥和 PST 的差異表達基因,共鑒定出了64,618個小麥差異基因和4,855個PST差異表達基因。
3 對差異基因進行聚類分析,發現了7個host基因表達模塊和8個PST模塊,對每個模塊基因進行 GO 和 KEGG 富集分析 ,發現 PST 感染小麥后,侵染初期,差異基因富集在小麥的肽酶抑制劑和光合作用等基因;而侵染11天時,PST對小麥的膜運輸和轉運蛋白等基因的表達造成嚴重影響。而對于PST而言,侵染過程中,其脂肪酸合成、組蛋白轉錄以及多種轉錄因子等自身增值基因發揮主要作用。
4 對unmapped reads進行了de novo拼接。發現在易感組和抗病組中與免疫調節相關的基因在PST感染過程中表現出顯著的表達,以及宿主免疫受體的表達,表明了條銹菌侵染小麥致病的機制 — PST 可以抑制小麥抗性分子的表達,從而使小麥患病。
參考案例2
沙門氏菌感染人的宮頸癌宿主細胞相互作用過程中非編碼RNA的調控作用
文獻名稱:Dual RNA-seq unveils noncoding RNA functions inhost–pathogen interactions
發表期刊:Nature
發表時間:2016年5月
影響因子:38.138
研究概述
沙門氏桿菌能感染人細胞系,使用帶綠色熒光標記的細菌,使得在宿主細胞受到感染時能夠鑒別出細胞的一些部位。利用dual rna-seq技術,同時研究感染過程中兩個物種的mRNA和非編碼RNAs轉錄物。他們鎖定了PhoP激活的small RNA——PinT, 在細菌開始感染宿主細胞時 PinT 會激活,進而會影響宿主的轉錄模式,導致一些長鏈非編碼 RNAs 發生侵染特異性的改變并激活了宿主細胞中其他一些信號通路。
1 沙門氏菌的reads隨著感染時間延長增加,表明細胞內病原體的復制過程。在沙門氏菌reads中,sRNA和anti-RNA約占8%,而人的非編碼RNA約占0.1%(miRNA,約22bp)到15%(lncRNA,大于200bp)。差異表達蛋白與已報道的芯片分析結果一致。
2 在細菌內化后,與侵染相關的基因(SPI-1)表達減弱,而細菌內化后與存活相關基因(SPI-2)的表達增強。在被感染的宿主細胞中,NF-κB免疫相關的基因表達顯著增加。
3 對分析細胞內沙門氏菌sRNA變化進行分析,獲得了14個known和189個沙門氏菌candidate的sRNA,其中有些在感染后2h顯著增加10倍以上。sRNA的表達變化為沙門氏菌在宿主細胞內的變化提供了見解,RyhB和IsrE在鐵不足或MicA/L、RybB和OmrA/B在細菌表面壓力情況下被激活,與之前的報道一致。此外,細菌內化后,SPI-1表達減弱和SPI-2增強是共表達調控sRNA(InvR和DapZ受抑制,而MgrR被激活)的表現。
4 感染后最活躍的sRNA,pinT在感染過程中增加了近100倍。同樣,在dual RNA-seq實驗的其他13個宿主細胞類型中,PinT的表達也顯著上調。pinT是80bp長的sRNA,來源于一個編碼RtsA的沙門氏菌特異位點,是一個入侵相關基因的助激活劑。經過多重驗證,最終證實,在細菌內化過程中,pinT是一種正調控入侵的sRNA。
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