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RNA甲基化修飾m6A檢測熱門技術(shù)—MeRIP-seq

 新用戶2811C1UV 2021-11-02

m6A甲基化是轉(zhuǎn)錄后調(diào)控中重要的表觀遺傳修飾方式,它普遍存在于病毒和真核生物中。MeRIP-seq(高通量測序法)作為m6A修飾的檢測方法,其具有針對全基因組范圍內(nèi)檢測m6A的存在;能夠明確每個基因的修飾水平,進行組與組之間比較等優(yōu)勢。接下來就讓小編帶大家詳細了解m6A和MeRIP-seq。

 1.在介紹m6A之前,首先認識一下什么是轉(zhuǎn)錄后調(diào)控?

轉(zhuǎn)錄后調(diào)控(post-transcriptional control)是指在轉(zhuǎn)錄后水平(RNA)上對基因表達的調(diào)控,包括對真核生物基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物進行的一系列修飾和加工。

轉(zhuǎn)錄后調(diào)控具體主要體現(xiàn)在:

1)對mRNA前體hnRNA的剪接和加工;例如5’-端加帽、3’-端polyA尾、RNA修飾、RNA剪接。

2)mRNA由細胞核轉(zhuǎn)至細胞質(zhì)的過程及定位;

3)mRNA的穩(wěn)定性、降解、翻譯過程等多個環(huán)節(jié)進行的調(diào)控;

4)RNA編輯和RNA干擾等現(xiàn)象也屬于轉(zhuǎn)錄后調(diào)控。

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2.什么是m6A?

m6A甲基化修飾是指腺嘌呤的6號碳原子連接的氨基基團中的一個氫被甲基基團取代,在m6A甲基化過程中涉及的這3類重要的酶:

Writers,甲基化酶,催化m6A甲基化的發(fā)生;

Erasers,去甲基化酶:去除m6A甲基化的修飾;

Readers,m6A識別蛋白,識別m6A修飾位點。

如下圖所示,m6A是動態(tài)可逆的。

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Dominissini, D. et al.(2014)

3. m6A具有哪些生物學功能,以及應(yīng)用的領(lǐng)域?

m6A具有調(diào)控可變剪切、調(diào)控mRNA出核轉(zhuǎn)運、調(diào)控mRNA的選擇性翻譯和翻譯速率、相分離以及與RNA的穩(wěn)定性有關(guān)等功能。

m6A作為最常見的一種轉(zhuǎn)錄后修飾,介導(dǎo)了超過80%的RNA甲基化。其調(diào)控機制與生物學功能涉及各個領(lǐng)域:

醫(yī)學:

1)癌癥:肺癌、肝癌、等,研究的主要內(nèi)容包括m6A修飾如何影響腫瘤的發(fā)生、增殖、轉(zhuǎn)移、耐藥等;

2)其它類疾病:心血管疾病,神經(jīng)性疾病,代謝類疾病等;

3)胚胎發(fā)育等。

農(nóng)學:

研究的物種有果蠅,斑馬魚,豬;擬南芥、玉米,水稻,番茄等。

4. MeRIP-seq的實驗設(shè)計?

實驗樣本:

細胞、組織、提取后的總 RNA(限定有參基因組物種)。

實驗分組:

細胞模型:實驗組VS對照組,建議3:3

組織模型:正常組VS疾病組,建議5:5

組內(nèi)對照:IP組VS input組*

注*:input組主要用于比較鑒定IP組的抗體特異性結(jié)合,是必備的組分

測序平臺:NovaSeq

關(guān)鍵分析內(nèi)容:

m6A的基本特征

特征一. Peak在基因元件的分布

特征二. reads在基因元件的分布

特征三. Peak關(guān)聯(lián)基因的特征

5. MeRIP-seq的送樣要求?

· 樣本類型:細胞、組織、total RNA

· 樣本要求:

?人、大鼠、小鼠

常規(guī)MeRIP-seq:Dnase消化后RNA總量≥25μg,濃度≥100 ng/μg,RIN≥8;

?非人非鼠物種

Dnase消化后RNA總量≥150μg,濃度≥100 ng/μg,RIN≥8。

注:

1)人、小鼠和大鼠可同時檢測mRNA和lncRNA上的m6A修飾,非人非鼠物種(人、小鼠、大鼠以外的物種)只能檢測mRNA上的m6A修飾;

2)盡量提供RNA樣本;

3)如需公司進行RNA提取,請根據(jù)樣本特性估算樣本量,最終獲得的RNA質(zhì)量和總量以質(zhì)檢結(jié)果為準;

4)活體取樣,剔除結(jié)締組織以及其它非研究組織,用預(yù)冷的PBS漂洗,去除血液和雜質(zhì)。體積較大的組織需切割成綠豆大小的小塊。將組織放入事先標記好樣本信息的RNAase-free管中(管子速凍后無法做標記),立即液氮速凍2min,-80℃保存。

6. MeRIP-seq建庫測序流程?

MeRIP-seq技術(shù)包括MeRIP實驗和測序兩個部分。

流程圖如下圖所示:

每組MeRIP-seq由兩種類型的樣本組成,即immunoprecipitation(IP)樣本和Input對照樣本。RNA分子首先被片段化成約100-200nt的片段。通過抗m6A的特異性抗體,IP樣本提供了甲基化RNA片段的無偏測量。同時,Input對照樣本可反映基礎(chǔ)RNA的豐度。通過建庫、高通量測序和生物信息學分析,給出全轉(zhuǎn)錄組m6A的定位。

image.png

Fu, Y et al. (2014)

7. MeRIP-seq分析流程?

測序數(shù)據(jù)下機之后,我們就可以獲得原始測序序列(Sequenced Reads),在有相關(guān)物種參考序列或參考基因組的情況下,我們通過如下標準流程進行生物信息分析:

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8. MeRIP-seq后續(xù)的實驗驗證?

MeRIP-qPCR:利用m6A抗體在富集到帶甲基化修飾的RNA后,下一步使用qPCR直接對富集到的RNA進行定量的一種技術(shù)。建議結(jié)合基因表達RT-qPCR 、WB等驗證手段一起進行試驗結(jié)果驗證。

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9. m6A甲基化的研究思路?

典型的m6A研究的法則:

1) m6A測序前的預(yù)實驗,檢測RNA的m6A水平是否發(fā)生差異等;

2) m6A測序及轉(zhuǎn)錄組學挖掘差異基因;

3) 后期功能驗證。

10. 相比其他m6A檢測方法,MeRIP-seq具有哪些優(yōu)勢?

1、針對全基因組范圍內(nèi)檢測m6A的存在;

2、m6A的檢測結(jié)果檢測到基因水平;

3、能夠明確每個基因的修飾水平,進行組與組之間比較;

4、檢測平臺為測序儀,儀器限制低,通用性高,重復(fù)性好;

5、結(jié)果可以和其他組學聯(lián)合分析,從多維度講述機制機理故事;

6、實驗操作簡單,入門容易。

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