長(cháng)鏈非編碼 RNAs（long non-coding RNAs，lncRNAs）是一類(lèi)長(cháng)度在200nt以上且不編碼蛋白質(zhì)的RNA，以帶polyA尾和不帶polyA尾兩種形式廣泛存在于各種生物體內，參與細胞內多種過(guò)程調控，具有跨物種的低保守性，組織特異性表達和豐度低等特點(diǎn)。
近年來(lái)的研究表明，lncRNA參與了X染色體沉默、基因組印記、染色質(zhì)修飾、轉錄激活、轉錄干擾和核內運輸等多種重要的調控過(guò)程，但絕大部分lncRNA的功能目前仍不清楚。應用高通量測序技術(shù)，研究人員能夠快速獲得與疾病或者特定生物學(xué)過(guò)程相關(guān)的lncRNA 并進(jìn)行深入研究。
實(shí)驗方案
測序策略：Illumina 平臺 PE150
數據量：12G clean data
技術(shù)優(yōu)勢
（1）任意物種檢測：相對傳統芯片而言，無(wú)需預先設計特異性探針，因此無(wú)需了解物種基因或基因組信息，能夠直接對任何物種進(jìn)行最全面的轉錄組分析；
（2）分辨率高：可以檢測轉錄本中單堿基的差異；
（3）檢測范圍廣：從幾個(gè)到數十萬(wàn)個(gè)拷貝精確計數，可同時(shí)鑒定正常和稀有的轉錄本；
（4）信息分析廣：可以做基因差異表達分析、可變剪切、融合基因分析；新轉錄本預測及注釋。
數據分析
標準信息分析
（1）數據過(guò)濾及質(zhì)量評估
（2）核糖體RNA去除率計算
（3）比對參考基因組及統計
（4）基因表達水平分析
（5）基因表達差異及聚類(lèi)分析
（6）差異基因KEGG生物通路富集分析（僅限于模式物種）
（7）差異基因GO功能富集分析（僅限于模式物種）
（8）已知mRNA表達量分析
（9）已知mRNA差異表達及聚類(lèi)分析
（10）已知lncRNA表達量分析
（11）已知lncRNA差異表達及聚類(lèi)分析
（12）預測新lncRNA
（13）新lncRNA鑒定和表達量分析
（14）新lncRNA差異表達及聚類(lèi)分析
（15）新lncRNA家族分析
（16）SNP和InDel檢測與注釋
（17）生物學(xué)重復樣品間相關(guān)性分析
（18）蛋白互作網(wǎng)絡(luò )分析
（19）基因融合
（20）主成份分析（PCA）
（21）特征性差異表達基因分析
（22）lncRNA保守性分析
（23）可變剪切
高級分析
（1）已知mRNA-lncRNA共表達網(wǎng)絡(luò )構建
（2）基因結構優(yōu)化及優(yōu)化基因的表達值計算
（3）eQTL分析
技術(shù)流程
案例分析
案例（1）瘦豬和肥胖豬組織中lncRNA的表達水平不同
該研究對豬的兩個(gè)品種陸川和杜洛克的肝臟、肌肉和脂肪組織分別進(jìn)行了lncRNA測序，共鑒定出4868個(gè)lncRNA轉錄本，其中3235個(gè)為新轉錄本，而且lncRNA和mRNA的表達模式是組織特異性的。脂肪組織中差異表達的lncRNA具有794個(gè)潛在的靶基因，這些靶基因富集到脂肪細胞因子信號通路、PI3k-Akt信號通路和鈣離子信號通路。此外，差異表達的lncRNA位于13個(gè)脂肪相關(guān)的數量性狀位點(diǎn)，其中包括65個(gè)QTL_ID。接著(zhù)，分析了同一QTL_ID中的lncRNA和mRNA，并通過(guò)qPCR證實(shí)了其在兩個(gè)QTL_ID中的共表達。該研究為兩個(gè)豬品種脂肪代謝差異的分子機理提供了新的觀(guān)點(diǎn)，為進(jìn)一步研究lncRNA在肥胖發(fā)育中的調控作用奠定了重要基礎。
圖1 組織中lncRNA和mRNA的差異表達
圖2 lncRNA和mRNA差異表達的熱圖
案例（2）長(cháng)非編碼RNA控制造血干細胞功能
造血干細胞（hematopoietic stem cell，HSC）具有獨特的基因表達程序，能夠自我更新和分化成各類(lèi)成熟血細胞。長(cháng)非編碼RNA（lncRNA）已成為基因表達和細胞命運決定的重要調節因子，盡管它們在HSC中的功能尚不清楚。該研究對純化的HSC進(jìn)行lncRNA測序，鑒定出323個(gè)未注釋的lncRNA。比較這些lncRNA在差異譜系中的表達顯示159個(gè)lncRNA富集于HSC，其中一些可能是是HSC特異性的（LncHSC）。這些lncRNA基因與編碼蛋白基因具有相似的表觀(guān)遺傳學(xué)特征，如通過(guò)DNA甲基化調節表達。敲低兩種LncHSC對HSC自我更新和譜系定型產(chǎn)生了的不同影響。該研究結果表明，lncRNA在HSC調控中起重要作用，為HSC調控的遺傳回路提供了一個(gè)新的思路。
圖1 HSC特異的lncRNA的鑒定
參考文獻
[1] Yu et al. Comparative analyses of long non-coding RNA in lean and obese pig. Oncotarget, 2017.
[2] Luo et al. Long non-coding RNAs control hematopoietic stem cell function. Cell Stem Cell, 2015.
