转录组高通量测序转录组数据分析差异表达基因分析课件.ppt

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1、1.转录组2.高通量测序3.转录组数据分析4.差异表达基因分析5.趋势性上调和下调基因分析6.基因集功能富集分析1.1transcriptome转录组（transcriptome）是指特定生物体在某种状态或某一生理条件下，细胞内所有基因转录产物的总和，包括信使RNA、核糖体RNA、转运RNA及非编码RNA；狭义上指所有mRNA的集合。从RNA层次研究基因表达的情况，即为转录组学（transcriptomics），是研究细胞表型和功能的一个重要手段。1.2转录组研究的重要性转录组是连接基因组遗传信息与生物功能的蛋白质组的纽带，转录水平的调控是最重要也是目前研究最

2、广泛的生物体调控方式。转录组的研究比基因组的研究能给出更高效的有用信息。与基因组不同，转录组更有时间空间性。除了异常的mRNA降解现象（如转录衰减）以外，转录组反映的是特定条件下活跃表达的基因转录组的研究可以提供什么条件下什么基因表达什么信息，从而推断相应未知基因的功能，揭示特定调节基因的作用机制对转录本的定量可以了解特定基因的活性和表达量，用于疾病的诊断和治疗通过对转录组的研究，也让个性化医疗的目标，从共性转移到个性，成为可能1.3转录组研究的技术主要包括如下三种：1）基于杂交技术的微阵列技术；2）基于Sanger测序法的SAGE(serialanalysi

3、sofgeneexpression)和MPSS(multipleparallelsignaturesequencing)；3）基于新一代高通量测序技术的转录组测序。几种转录组研究所用技术的比较转录组所用技术MicroarraySAGE和MPSSRNA-seq原理寡核苷酸杂交Sanger测序高通量测序信号荧光信号数字化信号数字化信号分辨率数个-上百个单碱基单碱基分辨率高低高背景高低低成本高高相对较低起始RNA用量多多少DNA芯片技术：只适用于检测已知序列，却无法捕获新的mRNA。杂交技术灵敏度有限，对于低丰度的mRNA，微阵列技术难以检测，也无法捕获到目的基因m

4、RNA表达水平的微小变化。SAGE(基因表达系列分析)：可以全面了解特定组织或细胞类型中基因群体表达状态，它的显著特点是能够大量获取基因组范围基因表达的类别与丰度，该技术成功地应用于特异组织或细胞的转录组研究和mRNA群体间差异表达基因鉴定。缺点是需要大量的mRNAMPSS(多重性平行定序)：对于功能基因组研究非常有效，能在短时间内捕获细胞或组织内全部基因的表达特征；对于鉴定致病基因并揭示该基因在疾病中的作用机制等发挥了重要作用。可以侦测到极为罕见的基因表现1.4转录组测序（1）RNA聚合酶I和III负责种类稀少、功能重要的看家非编码RNA基因的转录，包括rR

5、NA，tRNA，snoRNA，snRNA等。由这两类RNA聚合酶转录的非编码RNA属于看家RNA，在各种生理和病理状态下都被高水平转录，转录产物占细胞内RNA总量的95%以上，不是生命科学研究前沿领域的主要关注对象(2)RNA聚合酶II负责蛋白质编码基因和调控非编码RNA的转录，在真核生物的不同生理和病理状态下表达量被严格调控，一直吸引着各生命科学研究领域的重点关注，无比幸运的是，由RNA聚合酶II生成的转录的末端均含有3’端多聚腺苷尾【3’poly（A）tail】。转录组测序一般是对用多聚胸腺嘧啶（oligo-dT）进行亲和纯化的RNA聚合酶II转录生成的成

6、熟mRNA和ncRNA进行高通量测序。这样的数据有效排除了看家非编码RNA的干扰，可以通过一次测序获得一种细胞内几乎所有重要基因的表达参数。转录组高通量测序的优势？高通量、更精确的数字信号、无需已知序列、能够在单核苷酸水平对任意物种的整体转录活动进行检测，在分析转录本的结构和表达水平的同时，还能够发现未知转录本和稀有转录本，精确的识别可变剪接位点以及cSNP（编码序列单核苷酸多态性），提供最全面的转录组信息。转录组前沿研究简介单细胞转录组分析转录组测序确定RNA结构转录组测序在疾病中的应用2.高通量测序测序技术的发展高通量测序技术（High-throughpu

7、tsequencing）又称“第二代”测序技术(“Next-generation”sequencingtechnology)，高通量测序使得对一个物种的转录组和基因组进行细致全貌的分析成为可能，所以又被称为深度测序(deepsequencing)2.1高通量测序优势？价格比第一代大幅度降低可扩展的高通量需要样品量少新颖的测序化学技术单个或配对末端支持2.2高通量测序技术的应用重头测序(denovosequencing)重测序(resequencing)全转录组测序(wholetranscriptomeresequencing)小分子RNA测序(smallRNA

8、sequencing)染色质免疫共沉淀