LncRNA介绍及相关数据库及预测软件汇总 20150723.doc

目录一. LncRNA简介2二、长链非编码RNA（lncRNA）靶标数据库及预测软件汇总21. ChIPBase22. LNCipedia23. lncRNABase24. lncRNAdb35. LncRNADisease36. NONCODE37. NRED38. Arraystar3三. LncRNA调控网络 数据库31. starBase平台（32. starScan软件工具43. DIANA-LncBase数据库44. miRcode数据库45. linc2GO数据库4四.lncRNA研究思路4五. LncRNA研究策略7一. LncRNA简介LncRNA (long non-coding RNA)是一类转录本长度大于200nt的非编码RNA，最初被认为是基因组转录的“噪音”，通常伴随着mRNA协同转录，而转录水平往往低于mRNA，被当成是RNA聚合酶II转录的副产物。（lncRNA的平均长度比mRNA的3UTR长，而CLIP-Seq支持的lncRNA上的靶点却比3UTR上的少了非常之多）。然而，近年来的研究表明，lncRNA能够通过多种方式发挥调控作用，参与了转录调控、组蛋白修饰、入核转运、染色体失活等过程，其转录和功能失调可能导致多种疾病的发生。它代表了基因组存在人类知之甚少的“暗物质”。鉴于其功能的重要性和多样性，越来越多的科研人员参与到对其的研究中来，引用BioTechnicques 2013最新通讯上的话：Long non-coding RNAs (lncRNAs) are everywhere these days，各种高端杂志上发表了大量的综述性和研究性文章。目前，对lncRNA功能的发掘1%都不到，而且发现新lncRNA的数量还在急剧增长，各种lncRNA的数据库诸如noncode，LncRNA Disease等对lncRNA种类和功能进行收录和更新，而一些新的机制，比如ceRNA也在围绕lncRNA展开，可以看到，在这个领域的研究呈现出一幅如火如荼的场景。二、长链非编码RNA（lncRNA）靶标数据库及预测软件汇总1. ChIPBase 提供长链非编码RNA的表达图谱和转录调控的全面鉴定和注释。整合了高通量的RNA-seq鉴定的lncRNA及其表达图谱和ChIP-Seq实验技术鉴定的转录因子结合位点。网站：/chipbase/更新：2012年11月2. LNCipedia对人类的长链非编码RNA的序列和结构全面的注释。网站：更新：2012年7月3. lncRNABase提供miRNA调控长非编码RNA(lncRNA)、假基因(pseudogene)和环状RNA(circRNA)的互作信息和ceRNA调控网络。这些调控互作网络信息是基于高通量的CLIP-Seq实验数据。网站：/mirLncRNA.php更新：2013年11月4. lncRNAdb提供有生物学功能的长链非编码RNA的全面注释。这是长链非编码RNA研究领域的大牛John mattick实验室构建的网站。网站：/更新：2011年7月5. LncRNADisease提供了文献报道的疾病相关的长链非编码RNA的注释。 网站：/lncrnadisease更新：2012年7月6. NONCODE 提供对长链非编码RNA的全面注释，包括表达和该团队开发的ncFANs计算机软件预测的lncRNA功能。这是非编码RNA研究的知名数据库，已经更新到第三版。网站：更新：2012年1月7. NRED提供人和小鼠的长链非编码RNA在芯片数据的表达信息。这也是John mattick实验室构建的网站。网站：.au/nred/更新：2009年8. A三. LncRNA调控网络 数据库当前很多通过研究miRNA与lncRNA, protein(RNA结合蛋白)与lncRNA的调控关系来揭示非编码RNA的功能，热门研究之一是通过竞争性内源RNA(ceRNA)调控网络研究lncRNA的功能。相关的miRNA-lncRNA, protein-lncRNA, ceRNA调控网络资源包括1. starBase平台（/mirLncRNA.php ）： 构建了最全面的CLIP-Seq实验支持的miRNA和lncRNA, Protein(RNA结合蛋白)和lncRNA (包括了lncRNA，pseudogene， circRNA)的调控关系网络,构建了ceRNA调控网络和提供了长非编码RNA功能预测工具。此外，starBase还构建了最全面的包含了14癌症类型（6000个样本）Pan-Cancer（泛癌）表达图谱和互作网络。Nucleic Acids Res. 2014 Jan;42:D92-7.2. starScan软件工具 （/starscan/ ）：基于降解组测序数据预测动植物的各类小RNA(miRNA，piRNA和内源的siRNA)靶向的lncRNA，circRNA，pseudogene和mRNA的软件服务平台。目前已经整合了20个动植物的物种的降解组测序数据 Nucleic Acids Res. 2015;43:W480-6.。3. DIANA-LncBase数据库（www.microrna.gr/LncBase ）：构建了基于单个CLIP-Seq数据和计算机预测的miRNA和lncRNA调控关系。Nucleic Acids Res. 2013 Jan;41:D239-45.4. miRcode数据库（/mircode/）：瑞典哥德堡大学的研究人员开发的一种可以搜索的界面软件来预测miRNA的靶点，当前的版本覆盖了完整的GENECODE注释的转录组，包括10419条已经注册的lncRNA。5. linc2GO数据库（/liuke/Linc2GO/index.html）：清华大学整合的lncRNA功能注释数据库，以竞争性內源RNA(ceRNA)假说为基础的人的lincRNA功能注释。四.lncRNA研究思路1. lncRNA筛选：（1）通过lncRNA芯片或RNA测序等方法对多对疾病模型和对照样本组织进行lncRNA表达谱分析；（2）通过生物信息学的方法筛选出具有表达差异的lncRNA，构建共表达网络，预测lncRNA的靶基因；（3）通过PCR或Northern Blot技术对候选lncRNA验证，确定其表达差异。2. lncRNA确定：通过5 RACE获取lncRNA 5全长，3 RACE获取lncRNA3全长，最终拿到完整的lncRNA序列3. 细胞分子水平研究细胞水平表达：在细胞水平进行检测表达差异。组织分布：检测不同组织、不同阶段表达特性。表达水平动力学变化：比较不同处理条件下，如药物处理、诱导处理下，表达水平差异。4. 功能研究：（1）功能获得性研究：构建lncRNA过表达载体:原则上是将全长lncRNA定向克隆到表达载体上实现lncRNA的过表达。然而有些lncRNA很大或全长尚未分离，这时将视lncRNA在基因组上的定位采取不同的研究策略。（2）功能缺失性研究：可通过siRNA、shRNA、反义核酸等方法沉默lncRNA，干预lncRNA后检测其对疾病相关基因表达的影响和对细胞表型如增值、凋亡、侵袭、转移等的影响；（3）采用RNA pull down、RNA-RIP(RNA Binding Protein Immunoprecipitation)、ChIRP-seq(Chromatin Isolation by RNA Purification)等方法检测与lncRNA结合的DNA、RNA、蛋白质。（4）采用lncRNA芯片分析技术结合mRNA对lncRNA功能进行预测，研究lncRNA trans和 cis作用机制。（5）采用配体指数级富集系统进化技术(systematic evolution of ligands by exponential enrichment，SELEX)，设计一种RNA配体，与癌症相关的lincRNA结合达到抑制肿瘤细胞的生长和转移。（6）采用快速预测RNA与蛋白质相互作用与结构域（catRAPID）在线算法来预测RNA与蛋白质的相互作用，该算法根据RNA和蛋白质的二级结构、氢键和分子作用力来评估它们之间的相互作用的倾向。（7）采用非编码RNA沉默和定位分析（c-KLAN）技术对lncRNA进行功能缺失（Loss-of-function）研究和细胞定位，该技术是在基于核糖核酸内切酶制备的小干扰RNA（esiRNA）和荧光原位杂交（FISH） 2种现有的研究方法的基础上建立起来的。5. 表达调控：（1）将lncRNA表达与其他领域相结合，解释lncRNA调控机理。（2）DNA甲基化：可通过检测相应基因甲基化差异与lncRNA结合分析。（3）转录因子：研究lncRNA与转录因子的调控机制。（4）染色质重塑：lncRNA表观调控。6. 动物实验（1）构建移植瘤或原位瘤模型，转移模型。（2）导入siRNA或者lncRNA表达质粒。（3）检测肿瘤生长曲线。（4）通过免疫组化、RT-PCR、Western Blot等方法检测相关指标变化。7. 小知识RNA-RIP技术（RNA Binding Protein Immunoprecipitation)是一种高通量检测细胞内RNA与蛋白结合情况的技术，运用针对目标蛋白的抗体把相应的RNA-蛋白复合物沉淀下来，然后经过分离纯化就可以对结合在复合物上的RNA进行分析。RIP技术下游结合microarray技术被称为RIP-Chip，帮助我们更高通量地了解癌症以及其它疾病整体水平的RNA变化。CHIRP-Seq( Chromatin Isolation by RNA Purification )是一种检测与RNA绑定的DNA和蛋白的高通量测序方法。方法是通过设计生物素或链霉亲和素探针，把目标RNA拉下来以后，与其共同作用的DNA染色体片段就会附在到磁珠上，最后把染色体片段做高通量测序，这样会得到该RNA能够结合到在基因组的哪些区域；如果结合物是蛋白质，可以通过将蛋白质打断成短肽再通过质谱进行鉴定，从而或者与RNA结合的蛋白质。RNA Pull down技术与此类似。竞争性内源RNA（competing endogenous RNAs，ceRNA）假说揭示了一种RNA间相互作用的新机制。已知microRNA可以通过结合mRNA导致基因沉默，而ceRNA可以通过竞争性地结合microRNA来调节基因表达。ceRNA可以通过应答元件（microRNA response elements，MREs)与microRNA结合从而影响microRNA导致的基因沉默，这揭示了一条RNA-microRNA调节通路的存在，具有重大生物意义。五. LncRNA研究策略在lncRNA作用机制普遍不清楚的情况下，通过已知作用机制的microRNA （它的sponge或ceRNA 效应）来研究它，应该是lncRNA功能研究的一个新的研究方向和研究思路。1. 如果是想查看lncRNA在正常组织的表达图谱，你可以查看ChIPBase上构建的人类22个正常组织/细胞系（基于RNA-Seq数据）的lncRNA的表达图谱 （ /chipbase/expression.php ）。通过这表达图谱你可以筛选感兴趣的组织特异或高表达的lncRNA。而且通过ChIPBase还可以查看这些组织特异表达的lncRNA是否受到特异的转录因子的调控（如：肝特异的，肌肉或心肌特异的，胚胎干细胞特异的，造血系统相关的转录因子等等）。2. 如果是特殊生理或病理时期的组织，查看相关文献是否有人报道了，看看能否直接使用报道的结果。如果没有文章报道，可能就要通过芯片或测序方法进行研究。如果想鉴定全新的特殊生理或病理时期的lncRNA，就需要RNA-Seq测序；如果只是想在已发现的lncRNA上，鉴定特殊生理或病理时期相关的lncRNA，用芯片的方法是可以接受的（对比RNA-Seq，目前价格应该便宜一些）。3. 要研究lncRNA的作用机制，是要把(1)lncRNA跟什么RNA结合蛋白一起行驶功能，或者（2）什么转录因子调控lncRNA等弄清楚。（1）starBase平台上整合111个RNA结合蛋白的CLIP-Seq（比RI