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如何利用NGS技術(shù)研究轉(zhuǎn)錄組

2020-3-13  閱讀(813)

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轉(zhuǎn)錄組(transcriptome是指在某一特定的生理?xiàng)l件下,細(xì)胞,、組織或生物體內(nèi)所有轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的集合,,即轉(zhuǎn)錄出來(lái)的所有RNA總和,包括編碼RNA(即mRNA)和非編碼RNA(如tRNA,、rRNA,、miRNA、lncRNA,、circRNA)等多種不同類型的RNA分子,。


轉(zhuǎn)錄組學(xué)(transcriptomics是一門從整體水平上研究轉(zhuǎn)錄組基因表達(dá)和轉(zhuǎn)錄調(diào)控的學(xué)科,包括研究基因表達(dá)水平變化,、轉(zhuǎn)錄本的種類,、定位、注釋,、可變剪接以及每個(gè)基因轉(zhuǎn)錄本在基因組中的結(jié)構(gòu)和功能研究等,。

相對(duì)于傳統(tǒng)的表達(dá)譜基因芯片技術(shù),高通量RNA測(cè)序無(wú)須預(yù)先針對(duì)已知序列設(shè)計(jì)探針,,即可對(duì)研究物種的整體轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行檢測(cè),,在分析轉(zhuǎn)錄本的結(jié)構(gòu)和表達(dá)水平的同時(shí),還能發(fā)現(xiàn)未知轉(zhuǎn)錄本和稀有轉(zhuǎn)錄本,,精確地識(shí)別可變剪切位點(diǎn),,檢測(cè)融合基因, 發(fā)現(xiàn)新的長(zhǎng)非編碼RNA(lncRNA)以及環(huán)狀RNA(circRNA),提供更為全面的轉(zhuǎn)錄組信息,。


轉(zhuǎn)錄組學(xué)測(cè)序分類

目前常見的高通量測(cè)序在轉(zhuǎn)錄組學(xué)中的應(yīng)用包括mRNA-seq,、lncRNA-seq、small RNA-seq/ miRNA-seq,、circRNA-seq等,。


1.mRNA-seq

mRNA-seq可進(jìn)行差異表達(dá)分析、推測(cè)mRNA結(jié)構(gòu),、識(shí)別可變剪切位點(diǎn)以及cSNP(編碼序列單核苷酸多態(tài)性),、解析RNA編輯等。mRNA-seq的過(guò)程基本包括樣本RNA提取,、建庫(kù)前的樣本質(zhì)檢,、文庫(kù)構(gòu)建、文庫(kù)質(zhì)控,、上機(jī)測(cè)序,、數(shù)據(jù)分析等。

圖1:mRNA-seq建庫(kù)流程圖

測(cè)序完成后,,需要經(jīng)過(guò)生物信息學(xué)分析將高通量測(cè)序數(shù)據(jù)包含的信息解讀出來(lái),,包括測(cè)序數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)比對(duì),、轉(zhuǎn)錄本拼接及后續(xù)的個(gè)性化分析,。


2. lncRNA-seq

lncRNA(長(zhǎng)鏈非編碼RNA)是一類轉(zhuǎn)錄本長(zhǎng)度超過(guò)200nt,、不編碼蛋白質(zhì)的RNA。lncRNA在表觀遺傳學(xué)調(diào)控,、轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控,、轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控發(fā)揮著重要作用。高通量測(cè)序技術(shù)被廣泛用于lncRNA的鑒定,、表達(dá)分析和功能預(yù)測(cè),。


大部分長(zhǎng)鏈非編碼RNA與編碼RNA相似,具有5‘端帽子結(jié)構(gòu)和3’端poly(A)尾巴,,但同時(shí)也存在一定數(shù)目的長(zhǎng)鏈非編碼RNA并不帶有poly(A)尾巴,。所以構(gòu)建lncRNA的測(cè)序文庫(kù)時(shí),提取出的總RNA需用rRNA去除的方式來(lái)富集lncRNA,。

圖2:rRNA去除原理(圖片來(lái)自international.neb.)


3. small RNA-seq/ miRNA-seq

小RNA(small RNA)主要包括miRNA,、siRNA和piRNA,參與誘導(dǎo)基因沉默,、細(xì)胞生長(zhǎng),、發(fā)育、基因轉(zhuǎn)錄和翻譯等諸多生命活動(dòng)的調(diào)控過(guò)程,。通過(guò)高通量測(cè)序,,可以發(fā)掘、鑒定和定量出任何物種全基因組水平的小RNA圖譜,、挖掘新的miRNA分子,、預(yù)測(cè)靶基因、鑒定樣品間差異表達(dá)分析,。


小RNA測(cè)序建庫(kù)前也需要對(duì)RNA樣本進(jìn)行質(zhì)檢,,質(zhì)檢合格后可以選擇不同的方法建庫(kù),常見的小RNA建庫(kù)流程是:3‘端加SR Adapter→反轉(zhuǎn)錄引物雜交→ 5’端加接頭→ 反轉(zhuǎn)錄→ PCR擴(kuò)增→ PCR產(chǎn)物純化→ 文庫(kù)片段大小選擇→ 檢驗(yàn)文庫(kù)的質(zhì)量,。與長(zhǎng)鏈RNA的建庫(kù)流程不同,,小RNA建庫(kù)無(wú)需片段化,先加通用接頭再合成cDNA,,index通過(guò)PCR擴(kuò)增完成,。小RNA文庫(kù)的片段選擇建議使用聚丙烯酰胺凝膠或者Pippin Prep進(jìn)行片段篩選。文庫(kù)構(gòu)建完成質(zhì)檢合格便可安排上機(jī)測(cè)序,,傳統(tǒng)一般是用雙端PE50的策略,。

圖3:small RNA-seq建庫(kù)流程圖(圖片來(lái)自questgenomics.)


4. circRNA-seq

環(huán)狀RNA(circRNA)分子呈封閉環(huán)狀結(jié)構(gòu),不受RNA外切酶影響,,表達(dá)更穩(wěn)定,,不易降解。近幾年的研究表明,circRNA在生物的生長(zhǎng)發(fā)育,、對(duì)外界環(huán)境的抵御等方面具有重要的調(diào)控作用。circRNA可競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miRNA,,發(fā)揮ceRNA的調(diào)控功能,,調(diào)控基因表達(dá)。近年來(lái)還發(fā)現(xiàn)與疾病的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān),,在疾病診斷標(biāo)記物等方向具有很大的應(yīng)用前景,。


circRNA的建庫(kù)方法采用去除rRNA,去除線性RNA的策略富集circRNA,,并用鏈特異性建庫(kù)以區(qū)分circRNA來(lái)源與基因的正負(fù)鏈,。

圖4:circRNA-seq建庫(kù)流程圖

結(jié)語(yǔ)

高通量測(cè)序技術(shù)應(yīng)用于轉(zhuǎn)錄組學(xué),給轉(zhuǎn)錄組學(xué)帶來(lái)了更全面,、更準(zhǔn)確,、更低成本的數(shù)據(jù),使得轉(zhuǎn)錄組學(xué)在臨床應(yīng)用如疾病相關(guān)基因功能的研究或分子標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)等方面能夠更進(jìn)一步,。轉(zhuǎn)錄組測(cè)序?qū)τ诩膊“l(fā)病機(jī)制研究,,以及疾病的診斷、預(yù)后等發(fā)揮了重要作用,。利用高通量測(cè)序技術(shù),,人們已成功實(shí)踐基因表達(dá)模式分析和融合基因的檢測(cè),相信未來(lái)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序會(huì)給人類帶來(lái)更多益處,。


轉(zhuǎn)錄組測(cè)序建庫(kù)優(yōu)選產(chǎn)品

Yeasen長(zhǎng)期以來(lái)一直對(duì)高通量測(cè)序技術(shù)保持高度關(guān)注,,公司現(xiàn)可提供illumina & MGI平臺(tái)高通量測(cè)序上游樣本文庫(kù)制備的完整產(chǎn)品線(包括對(duì)應(yīng)的建庫(kù)模塊和原料酶)。同時(shí)可根據(jù)客戶需求定制化開放測(cè)序產(chǎn)品,,致力于獲取更準(zhǔn)確,、更全面的測(cè)序信息。

產(chǎn)品名稱:Hieff NGS® MaxUp II Dual-mode mRNA Library Prep Kit

產(chǎn)品特點(diǎn):

1)精簡(jiǎn)步驟,,節(jié)約建庫(kù)時(shí)間

2)溫和可控的mRNA段化條件

3)耐高溫的第四代逆轉(zhuǎn)錄酶

4)優(yōu)異的文庫(kù)質(zhì)量和測(cè)序質(zhì)量

性能展示:鏈特異性文庫(kù)測(cè)序有超過(guò)98.5%的Reads比對(duì)到正義鏈,。同時(shí)鏈特異性文庫(kù)的 Ambiguity reads更少,基因表達(dá)定量更準(zhǔn)確,。


產(chǎn)品列表:

建庫(kù)平臺(tái)

建庫(kù)試劑盒

產(chǎn)品編號(hào)

規(guī)格

Illumina平臺(tái)

Hieff NGS® MaxUpTMⅡ Dual-mode mRNA Library Prep Kit for Illumina®

12300ES24/96

24/96 T

Hieff NGS® Dual-mode RNA Library Prep Kit for Illumina®

12251ES08 /24/96

8/24/96 T

MGI平臺(tái)

Hieff NGS® MaxUp II Dual-mode mRNA Library Prep Kit for MGI®

13331ES16 /96

16/96T

Hieff NGS® Dual-mode RNA Library Prep Kit for MGI®

13332ES08 /16/96

8/16/96 T


HB200312


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