LncRNA芯片分析-自己总结

lncRNA芯片分析lncRNA芯片分析修改时间2010/6/16 13:57:12点击3210次1 .正规化lncRNA芯片采用的正规化方法是quantile normalization。2 .差异LncRNA的筛选lncdna芯片有lncdna探针和mRNA探针，分别进行差异基因的筛选，筛选方法与表达谱的筛选方法相一致，请参见表达谱的差异基因的筛选。3 .差异lncRNA的重新注释由于lncdna芯片的注释不完整，需要重新注释选定的lncdna。 将差异lnccna向基因组上位置的上下游延伸，寻找lnccna附近的功能基因。差异lncRNA重新注释示例4 .差异lncRNA靶基因的预测lnccna可能通过调控相应的mRNA发挥作用，因此需要预测lnccna靶基因。 我们提取差异lncmna和mRNA的序列，首先用blast进行初筛，然后用RNAplex进一步筛选，预测出lncmna可控的mRNA。差异lncRNA目标基因预测结果实例5 .差异lncRNA与靶基因共表达网络预测lncRNA靶基因后，进一步从mRNA数据可以探测该mRNA中表达量是否发生变化。 据此建立了差异lncRNA与靶基因的相互作用网络图。差异lncRNA与靶基因的相互作用网络图。 块表示lncRNA，圆形表示mRNA。 连接表示可能的控制关系。 节点面积越大，表示控制的mRNA越多，该lncRNA在控制网络中所起的作用越大。6 .差异lncRNA与差异mRNA的共表达分析SBC Human lncRNA芯片可以同时检测到差异表达的lncRNA和mRNA。 我们对差异lncmna和差异mRNA在一组样本中进行共表达分析，发现表达模式与某一lncmna相同的mRNA。要求：各组数据在三个以上的生物学上重复实验组：对照组：lnccna和mRNA的共表达分析作用图，圆形圈代表lnccna，圆形圈代表mRNA。 红色是上升基因，绿色是下降基因。7 .差异lncRNA靶基因的GO analysis对lnccrna靶基因进行GO Ontology的生物学分类，Fishers Exact Test得到p值，得到与lnccrna靶基因对应的有效功能，了解lnccrna的功能。lncRNA靶基因的pathway analysis差异将lncdna靶基因按照Pathway的主要公共数据库KEGG和Biocarta进行分类，根据离散分布对Pathway中的基因进行有效分析，得到与实验目的有效关联的Pathway分类9 .差异lncRNA转录因子的预测提取lncRNA TSS的上游2000bp、下游500bp，利用HMM算法从TRANSFAC8.1数据库预测转录因子。1 )芯片数据预处理：实验数据的品质评价、预处理和均匀化处理。2 )差异表达lncdna和mRNA筛选：根据客户提供的样品量的大小和分布以及实验目的，采用倍数法、多重假设检验等手段，分别计算和筛选两种或多种条件下表达差异的lncdna和mRNA。表达模式聚类分析：对芯片的结果进行样本和差异表达lncRNA和mRNA的聚类，寻找属于同一表达倾向的基因和样本。 GO和pathway的显着富集分析：利用差异基因、数据库进行功能富集分析，发现具有统计学意义的差异表达基因的功能类别。 显着p值越小，随机聚集差异表达基因的概率越小，其功能相关性随机性越小，该功能模块与疾病(或药物作用)有关的可能性越大。蛋白质相互作用网络分析：研究与指定蛋白质相互作用的其他蛋白质的信息，使研究人员更深入地认识相关蛋白质的功能，更清楚地理解其调控机制。3) lncRNA-mRNA共表达分析：对差异表达的每个lncRNAs计算其共表达编码基因。4) lncRNA表达模式分析：考察差异表达LncRNAs的表达模式，将LncRNAs和该LncRNAs及显着表达的编码基因的表达模式绘制在heatmap上。5) lncRNA功能预测：筛选表达显着相关性的lncRNA-mRNA关系，利用成熟的mRNA功能导出lnccna功能，丰富分析异常表达lnccna的显着相关mRNA。6) lncRNA cis作用机制研究：针对感兴趣的差异表达lncRNAs，搜索上下游100K范围内的所有编码基因，并与其lncRNAs显着共享表达基因交叉。 该lncRNAs在基因组上接近，在表达模式上共表达的基因受到控制的可能性很高。7) lncRNA trans的作用机制研究：计算与LncRNAs共同表达的编码基因，计算集合与转录因子/染色质调控复合体靶基因集合的交叉点，利用超几何分布计算该交叉点的浓缩度，得到与LncRNAs显着相关的转录因子，与LncRNAs共同调控 lncRNA-转录因子的二元关系与网络分析 lncRNA-转录因子-靶基因的三维关系和网络分析综述长链非编码RNA(lncRNA )点击来源：新药筛选中心： 1464lncRNA长链非编码RNA(long noncoding RNA，lncRNA )是一种不编码蛋白质的RNA分子，长度在200bp以上，最初被认为是RNA聚合酶转录的副产品，最近一项不具有生物学功能的研究表明，lncRNA具有保守的次级结构，蛋白、 与DNA和RNA相互作用，能参与多种生物学过程的调控，尤其在肿瘤中发挥着重要的调控作用，如染色质修饰、转录活化和抑制、转录后调节、miRNA诱导分子干扰基因的表达等。 随着高吞吐量测量序列技术的发展，lnccrna越来越引人注目，但由于大多数lnccrna的功能尚不清楚，因此lnccrna的研究是一个非常广泛的未知领域，具有极大的研究价值和意义。lncRNA介绍长链非编码RNA(long non-coding RNA，lncRNA )是转录本长度超过200nt，不编码蛋白质的RNA。 lncRNA最初被认为是基因组转录的“噪音”，不具有生物学功能。 但近年研究表明，lncRNA可以在表观遗传、转录及转录后水平上调控基因表达，涉及x染色体沉默、基因组刻印及染色质修饰、转录激活、转录干扰、核内转运等多个重要调控过程，与人类疾病的发生、发展及预防有密切关系。为什么细胞消耗能量严格控制这些非编码RNA的表达和定位？ 这些RNA分析有什么功能？ RNA测序技术的发展使这个神秘的分子初次可见。 现在，许多lncRNA相关信息可再次从数据库中查找。 例如Broad研究所、哈佛大学和麻省理工学院共同开发的Human Body Map lincRNAs catalog。 近年来，关于lncRNA的研究进展迅速，但目前已知的lncRNA只是冰山的一角，大部分lncRNA的功能尚不清楚。 随着研究的推进，各类lncRNA的大量发现，lncRNA的研究作为RNA研究的新领域已经成为极具吸引力的方向，需要许多科学家探讨。lncdna研究面临的主要挑战之一是研究工具不断开发和改进。 lncdna研究的重要一步是发现与特定疾病相关的lncdna。 目前基因芯片技术发展成熟稳定，在该平台上设计lnccna探针筛选lnccna是一种准确快捷的方法。lncRNA的特征lnccrna通常较长，具有类似mRNA的结构，具有poly(A )尾，不具有poly(A )尾，在分化过程中有不同于动态表达的剪切方式，与编码基因相比，lnccrna的表达量较低。组织特异性：组织间lncRNA表达量不同。空间特异性：根据同一组织和器官的生长阶段，其中的lncRNA表达量也会发生变化。 lncRNA启动子也能结合Oct3/4、Nanog、CREB、Sp1、c-myc、so2和p53等转录因子，局部染色质组蛋白也具有特征修饰方式和结构特征。多数lncRNA在组织分化发育过程中具有明显的时空表达特异性，如果有人研究小鼠1300个lncRNA，发现在脑组织的不同部位lncRNA具有不同的表达模式。肿瘤和其他疾病有特征性表现。lncRNA的亚细胞的位置也多样化，分布于核、细胞质、细胞器。 而且，一些lncdna具有独特的子细胞位置，可能由新的子细胞组成。lncRNA功能lncRNA可以从染色质的重建、转录调控、转录后加工等多个层面实现基因表达的调控a) lncRNA通过募集染色质，将复合体重建到特定的基因组部位，产生催化活性。 HOTAIR21、Xist、rep、Kcnqot1从Polycomb complex中募集HoxD位点，使x染色体或Kcnq1功能域组蛋白H3第27位赖氨酸三甲基化(me3K27 )，诱导异染色体的形成，抑制该域的基因表达。b) lncRNA通过各种机制进行转录水平的控制。 lncRNA与基因cyclin D1结合，通过募集RNA结合蛋白TLS调节蛋白CBP和p300的组蛋白乙酰转移酶活性，抑制cyclin D1转录。c )超保守增强子转录lncRNA-Evf2，该lncRNA激活转录因子DLX2，调控基因Dlx6的转录。d )转录到DHFR子启动子区的lncdr与该基因的主要启动子区结合形成三聚体，抑制转录因子TFIID结合，使基因DHFR沉默。e )反义lncRNA可以与拼接体中的锌指相同mRNA Zeb2的5个剪切部位结合，使内含子不被切断，残留内含子序列中的核糖体进入部位(IRE部位)，在翻译过程中识别该部位并结合，zeblncRNA分子机制随着lncRNA功能的逐渐出现，其与靶向的作用机制更为引人注目。 原位调控被认为是LncRNA作用的惟一机制，通过形成染色质修饰复合物，沉默了IGF2R反义RNA(antisense of IGF2RRNA，AIR )、XIST等基因转录。 Hox基因反义基因间RNA(Hox antisense intergenic RNA，HOTAIR )的发现提示LncRNA可能存在远程调控。 同源异形基因(homeotic genes，HOX )在细胞增殖和定向分化中起着重要作用，人HOX基因簇含有约100个ncRNA基因，其中HOTAIR位于HOXC基因座12q13.13。 HOTAIR的5个端点募集多梳蛋白抑制复合体2(polycomb repressive complex2，PRC2)，通过PRC2上的3个H3K27甲基化酶EZH2、SUZ12和EED，在另一个基因座HOXD上进行长约40kb的序列转录超过20%的lnccna通过与PRC2和其他类似复合体结合发挥作用，提示lnccna的遥控机制广泛存在于生物体内。其作用机理如下图所示，主要有以下几点1 )转录到编码蛋白基因的上游启动子区域(橙色)，干扰邻接蛋白编码基因(蓝色)的表达(酵母SER3基因等)2 )抑制RNA聚合酶，或通过染色质的重建和组蛋白修饰，影响基因(蓝色)的表达3) lncRNA (紫色)与编码蛋白基因的转录本形成互补双链，干扰mRNA的剪切，产生不同的剪切形式4) lncRNA (紫色)和编码蛋白基因的转录形成互补双链，通过Dicer酶的作用产生内源性siRNA，调控基因的表达水平5) lncRNA (绿色)与特定蛋白质结合，调节相应蛋白质的活性6 )形成蛋白质和核酸蛋白质复合体作为结构成分；7 )结合特定蛋白质，改变其蛋白质的细胞质定位8 )作为小分子RNA(mirna等)的前驱分子发挥作用。lncRNA芯片数据分析策略1 )芯片数据预处理：实验数据的品质评价、预处理和均匀化处理。2 )差异表达lncdna和mRNA筛选：根据客户提供的样品量的大小和分布以及实验目的，采用倍数法、多重假设检验等手段，分别计算和筛选两种或多种条件下表达差异的lncdna和mRNA。表达模式聚类分析：对芯片的结果进行样本和差异表达lncRNA和mRNA的聚类，寻找属于同一表达倾向的基因和样本。 GO和pathway的显着富集分析：利用差异基因、数据库进行功能富集分析，发现具有统计学意义的差异表达基因的功能类别。 显着p值越小，随机聚集差异表达基因的概率越小，其功能相关性随机性越小，该功能模块与疾病(或药物作用)有关的可能性越大。蛋白质相互作用网络分析：研究与指定蛋白质相互作用的其他蛋白质的信息，使研究人员更深入地认识相关蛋白质的功能，更清楚地理解其调控机制。3) lncRNA-mRNA共表达分析：对差异表达的每个lncRNAs计算其共表达编码基因。4) lncRNA表达模式分析：考