LncRNA(Long non-coding RNAs)是一类长度大于200nt但不编码蛋白质,广泛存在于动植物中,具有很强的细胞或组织特异性的RNA分子。IncRNA测序可一次性获取样本中几乎全部的IncRNA信息,对IncRNA的类别、功能进行全方位的深入分析,从而快速全面准确的获得与特定生物学过程相关的IncRNA信息。

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Q:lncRNA测序的取样建议?
lncRNA测序细胞总量≥ 1 X 107个起送,全长转录组植物组织送样量须达到至少0.5g,动物取新鲜组织,组织体积要小,尽量长宽高≤0.5cm ,所切组织块的大小可参考绿豆颗粒的大小,送样量须达到至少0.2g。血液样本通常建议送新鲜血样,哺乳动物全血:2.5-5ml;鱼类、禽类、两栖类全血:0.5-1.0ml 及以上。
Total RNA的送样要求:

Q:lncRNA 测序建库与常规转录组测序的区别是什么?
主要区别在于富集的方式不同。常规转录组用 oligo(dT)磁珠富集带有poly(A)尾的RNA,主要获得mRNA的表达信息。而lncRNA测序首先去除 rRNA,基于 rRNA去除后的总RNA(包含 mRNA 和 ncRNA)构建文库,可以同时获得 mRNA和 lncRNA(包括有poly(A)尾和无poly(A)尾)的表达信息。
Q:lncRNA 测序生物学重复是必须的吗?一般要重复几次?
生物学重复是生物实验所必须的,lncRNA测序也不例外,至少3次生物学重复。生物学重复的设置需要考虑研究成本、样本采集难度、数据分析能力、预期研究水平等多方因素。
Q:IncRNA 测序数据中是否同时有 IncRNA 和mRNA的表达信息?
lncRNA测序的建库方法是去除rRNA,保留总RNA。这些总RNA中既包含了所有的lncRNA,也包含了所有的mRNA。因此,在测序产生的数据中,既有来自lncRNA的reads,也有来自mRNA的reads。
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案例分享 长链非编码RNA在精索静脉曲张诱导的生精功能障碍中调节精子发生 ( Cell Proliferation,IF=8.755 )
本研究采用IncRNA-seq技术对精索静脉曲张(VC)大鼠中IncRNA进行了测序,结果验证了IncRNA在睾丸中的表达以及与精子质量的关系,揭示IncRNA在VC诱导的生精功能障碍中的表达和功能。
VC组DE IncRNAs共表达的鉴定
为了详细阐明VC大鼠睾丸精子质量受损的机制,作者收集了整个睾丸样本进行IncRNA测序。与假手术组相比,VC组有244个DE IncRNAs表达上调,27个DE IncRNAs表达下调。在VC组和手术治疗组的对比中,鉴定出82个DE IncRNAs,其中42个上调,40个下调。Venn图分析显示,两次比较有11个DEIncRNAs重叠。其中VC组有8个DE Incrna表达上调,3个DE IncRNAs表达下调。
IncRNA-miRNA-mRNAt&IncRNA可以作为miRNA海绵,通过ceRNA网络来调控miRNA靶向基因的表达。本研究鉴定出21种Mo-miR-301a-5p和Mo-miR-328a-5p,它们可能结合4种DE IncRNAs,基于4个IncRNA,2个miRNA,12个mRNA构建了IncRNA-miRNA-mRNA调控网络。
目的基因功能富集分析
基于已建立的ceRNA网络探索其生物学过程和途径。DE IncRNA与炎症或免疫相关的生物过程、凋亡和氧化应激密切相关,如免疫效应过程、细胞因子产生、先天免疫反应、防御反应调节、白细胞凋亡过程和氧化应激反应。类似地,也发现了几种KEGG通路,表明DE IncRNA与VC的行为相关。
PPI网络的构建与hub基因的鉴定
通过STRING数据库预测了一个PPI网络来显示hub基因的相互作用。Metascape功能富集分析表明,8个GO项,其中包括细胞因子介导的信号通路、神经元死亡、细胞因子产生的阳性控制、干扰素a产生和对外界刺激的反应,以及弓形虫病和先天免疫系统通路与枢纽基因显著相关。

结论
研究结果将有助于理解VC致生精功能障碍的这些机制,并为VC诱导生精功能障碍的诊断和治疗找到新的生物标志物。
参考文献
Wang S, et al. Long noncoding RNAs regulated spermatogenesis in varicocele-induced spermatogenic dysfunction. Cell Proliferation, 2022.
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LncRNA(长链非编码 RNA)是一类转录本长度超过 200nt,不编码蛋白质的RNA分子。目前lncRNA的研究不够完善,因此我们需要进行新lncRNA的预测。使用CNCI、CPC2以及 PLEK三个软件对新转录本进行编码潜能预测,取这些没有编码潜能的转录本交集作为可靠的预测结果。
统计各软件预测为 noncoding 的转录本条数绘制韦恩图,直观的展示各个方法预测出的 noncoding 转录本共有和特有的数目。

LncRNA 预测结果韦恩图
根据新lncRNA在基因组上相对于已知转录本的位置,我们将新LncRNAs 划分为以下几类:基因间区长链非编码lncRNA(Intergenic LncRNAs,简称lincRNA)、内含子长链非编码RNA(Intronic LncRNAs)、反义长链非编码RNA(Antisense LncRNAs)和正义长链非编码RNA(Sense overlapping LncRNAs)。新LncRNA类型统计图如下:

图 LncRNA 类型统计图
当一个lncRNA被剪切生成多个小RNA后,每一个成熟体会分别在不同的亚细胞结构行使各自的功能。成熟的miRNA可以作用多个位点,抑制翻译的过程和导致基因沉默;故鉴定miRNA及其靶基因有助于我们了解调控的过程。 我们将lncRNA比对到miRBase数据库寻找潜在的miRNA前体,使用RNAfold软件对比对上miRNA前体的LncRNA序列预测二级结构,结构图如下:

图 二级结构图
对lncRNA的差异靶基因进行富集分析,结果展示如下:

图 差异靶基因(顺式) GO 富集分析 dotplot 图

图 差异靶基因(反式) PATHWAY 富集分析barplot图