轉錄組測序解析癌癥mRNA
發布日期：2013-10-17 瀏覽次數 ：879
轉錄組測序解析癌癥mRNA 真核生物的 mRNA 包括2 種形式的轉錄本, 根據它們3′端是否存在poly(A)尾巴, 可以分為帶 poly(A)的 mRNA(簡寫成 poly(A)+mRNA)和不帶 poly(A)的mRNA(簡寫成poly(A)?mRNA)。Poly(A)+ mRNA的主要功能是促進蛋白質的編碼, 但是對poly(A)mRNA的功能卻知之甚少。
來自中科院計算技術研究所生物信息學研究組，生物物理研究所等處的研究人員通過建立一個綜合性的數據分析流程，比較了poly(A)+及 poly(A)?mRNA 在正常細胞系和對應的癌癥細胞系中的表達差異，指出poly(A)?mRNA 也可能在癌癥的發生和發展中發揮著重要的作用。
poly(A)mRNA 或者雙態 mRNA 是人類細胞系轉錄產物中非常重要的組成部分。雖然如此, 科學家們對它們功能的研究卻比較少, 尤其是對那些在正常細胞系和癌癥細胞系中差異表達的 mRNA功能知之甚少。近的一篇文獻發現鋅指因子蛋白家族的一員 ZNF 具有不帶 poly(A)尾巴的非組蛋白mRNA, znf460 和 sesn3。因此, 為了能夠更好地了解這些不帶poly(A)的mRNA在癌癥的發生發展中所起的作用, 很有必要對這些在正常細胞系和癌癥細胞系中差異表達的 poly(A)?或者雙態 mRNA 進行功能的研究。
在這篇文章中，研究人員共使用了8個鏈特異性的RNA-seq測序數據集，總共來自4個細胞系: 正常人類乳腺上皮細胞系(human mammary epithelial cell line HMEC)、人類乳腺癌細胞系(breast cancer cell line MCF-7)、 人類正常肺纖維母細胞(human lung fibroblast cell line NHLF)及人類肺癌細胞系(lung cancer cell line A549). 每個細胞系包含帶poly(A)及不帶poly(A)尾巴
的mRNA兩種RNA-seq測序。
這8個RNA-seq測序數據集是ENCODE(the Encyclopedia of DNA Elements)計劃的一部分, 由美國冷泉港實驗室使用 Illumina GAIIx 測試平臺測序得到。測序數據共包含 808.7 百萬讀段(read)的雙末端(paired end)測序數據, 每端的長度為 76 bp. 所有這些數據訪問編號為 GSE30567, 可以通過美國國立生物技術信息中心基因表達綜合網站下載。
研究人員先從這些不同細胞系中鑒定出這些不同形式的 mRNA, 然后比較這些 poly(A)+及 poly(A)?mRNA 在正常細胞系和對應的癌癥細胞系中的表達差異, 從而確定這些 RNA 轉錄物的潛在功能。
生物信息學的分析表明, 在正常和腫瘤細胞系中確實存在差異表達的 poly(A)+和 poly(A)?mRNA. 對差異表達的基因進行功能富集, 結果表明, 這 2 類 mRNA 都富集了包括細胞周期、細胞凋亡及細胞死亡相關的功能, 而這些功能已經被證明和癌癥的發生和發展是密不可分的. 此外, 還有一類差異表達的 poly(A)?mRNA 富集了和翻譯及翻譯延長相關的功能。
這項研究表明(ⅰ) 一些已經注釋的編碼基因表現為 poly(A)?的形態;
(ⅱ) 根據基因的轉錄本在poly(A)+和poly(A)?測序樣本中的表達差異, 轉錄本被分為 3 種形態: poly(A)+, poly(A)?及雙態;
(ⅲ) 平均所有表達的基因轉錄本中有一半是 poly(A)+, 另外一半是 poly(A)??(10%)或者雙態(40%); (ⅳ) GO 富集分析發現, 一些差異表達的poly(A)+和 poly(A)?的基因富集的功能和細胞周期、DNA 損壞及細胞凋亡相關, 還有一些差異表達的poly(A)?基因富集的功能與基因的翻譯延長及翻譯相關, 這些表明一些poly(A)+和poly(A)?的基因在癌癥的發展過程中發揮著重要的作用。
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