CircRNA简介
环形RNA是mRNA在剪接的过程中,上游exon的5’端与下游exon的3’端剪接到一起,从而形成的首尾相接的环状RNA分子。早在1993年,性别决定基因SRY的mRNA就被发现可以形成环状RNA,且在睾丸中具有很高的丰度。近来的研究表明,高等动物中环状RNA的种类和含量远远超过预 期。但是对于这些circular RNA的功能,目前还知之甚少。最近的研究发现circular RNA可以作为“microRNA海绵”,竞争结合microRNA从而解除这些microRNA对其他靶标的调控;同时保守型分析发现环状RNA上潜在具有多种RNA结合蛋白的结合位点,暗示circular RNA可以调控RNA结合蛋白的功能。更为重要的是,circular RNA的表达呈现出很强的组织特异性,暗示这些circular RNA具有重要的生物学功能。

但目前对circular RNA的研究刚刚起步,这类RNA的生物学功能还有待挖掘,因此是一个值得深入的研究方向。

一、circRNA-seq分析流程

 

二、circRNA-seq基础分析结果展示

基因组比对

方法描述:在circRNA鉴定前需要将有效测序数据(clean reads)比对到参考基因组上。根据不同circRNA鉴定工具的需求,我们分别使用了三种比对软件进行比对:HISAT2(findcirc),STAR(circRNA_finder、CIRCexplorer2),BWA(CIRI2)。下面展示了HISAT2的比对结果。

circRNA-seq预测

方法描述:采用了4种被广泛使用的circRNA预测工具(find_circ、circRNA_finder、CIRCexplorer2、CIRI2)分别对circRNA进行了预测,然后筛选出至少被2种工具预测出来的circRNA作为最终候选circRNA进行下游分析。

使用不同软件鉴定的circRNA统计

使用不同软件鉴定的circRNA交集

最终鉴定的circRNA在不同样本中检出情况

circRNA表达情况

方法描述:用SRPBM(Spliced Reads per BillionMapped Reads)[3]表示每个circRNA表达量标准化之后的值,即每10亿reads中每个circRNA上的back- spliced reads数,公式如下:SRPBM(circRNA)= back spliced reads(circRNA)*1 000 000 000/total number of mapped reads,在这部分分析中,对检出的基因中SRPBM>0和SRPBM≥1的circRNA数进行统计,统计结果如下:

预测的circRNA的统计分析

方法描述:对候选circRNA的类型进行统计

circRNA back-spliced位点在基因组上的分布

方法描述:circRNA形成过程中外显子下游的5′ 供体位点连接到上游的3′ 受体位点,首尾相接从而环化形成circRNA。对5′ 供体位点和上游的3′ 受体位点在基因组上所在区域进行统计。

circRNA所在基因类型统计

方法描述:对circRNAs来源基因(host gene)的类型及丰度进行统计

circRNA 中exon个数统计

方法描述:基于FcircSEC对circRNA全长序列的识别结果,对circRNA包含的exon的个数进行统计。

每个基因检出circRNA个数统计

方法描述:根据circRNA所在的基因的注释,对每个基因检出的circRNA数目进行统计。

circRNA 长度统计

方法描述:基于FcircSEC获得的circRNA全长序列,对circRNA的长度进行统计。

三、circRNA-seq差异分析结果展示

样本相关性分析

方法描述:根据各样本中circRNA表达情况进行两样本之间的相关性分析,即检查不同样品之间circRNA表达水平的相关性。如果相关性系数高,说明大部分circRNA在样本间的表达水平相似,数据均一化程度高;如果相关性系数低,则暗示circRNA表达模式存在显著差异,或者数据质量有问题。

样本聚类分析

方法描述:根据样本相关性系数进行样本间聚类分析。

circRNA差异表达分析

方法描述:对样本间进行比较,使用edgeR获得差异表达circRNA,edgeR是一款专门针对基因表达量做差异表达分析的软件,用到的数学模型是负二项分布模型;edgeR可以分析两个或者多个样品间的差异表达,分析结果以M value和 p value来判断一个基因是否差异表达。

差异表达circRNA的host基因Gene Ontology 富集分析

差异表达circRNA的host基因KEGG Pathway富集分析

The biogenesis and emerging roles of circular RNAs

The biogenesis and emerging roles of circular RNAs

CircRNA是一类环状的RNA分子,在植物、动物等真核生物中广泛存在,circRNA表达与包括疾病在内的多种生理过程密切相关,circRNA的产生机制及其功能逐渐成为研究热点。本次和大家分享非编码RNA领域杰出科学家,中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所研究员陈玲玲于2016年2月发表在NATURE REVIEWS MOLECULAR CELL BIOLOGY的综述论文,跟着大牛一起快速了解circRNA领域的研究进展、存在的问题、未来的研究方向。

Detecting circular RNAs: bioinformatic and experimental challenges

Detecting circular RNAs: bioinformatic and experimental challenges

本文从生物信息分析和实验角度对circular RNA检出进行综述。 研究思路:1.讨论目前在实验和生物信息分析上可能导致的circular RNA错误检出;2.比较目前circular RNA检出软件的特点和不足;3.提出测试circular RNA检测是否准确的方法。 文章亮点:1.阐述了检测circular RNA时实验可能造成的误差;2.阐述了生物信息分析方法对circular RNA检测的影响,并且从多个角度比较了部分目前检测circular RNA的软件。3.提出测试circular RNA检测是否准确的方法。

Discovery, Annotation, and Functional Analysis of Long Noncoding RNAs Controlling Cell-Cycle Gene Expression and Proliferation in Breast Cancer Cells

1. LncRNA 长度大于200nt的非编码RNA,具有高度细胞特异性,新LncRNA有待发现及研究 2.二代测序技术给LncRNAs的鉴定与注释带来了极大的便利 3.研究表明LncRNA与疾病具有密切关系(细胞核及胞浆LncRNA具有不同的功能) 4.多种癌症的发生于特定的LncRNA密切相关(prostate cancers: the lncRNAs SChLAP1,PCAT-1, PCGEM1, and PRNCR1; breast cancers : BCAR4) 5.乳腺癌发生过程中LncRNA的分子机制暂不清楚

Neural circular RNAs are derived from synaptic genes and regulated by development and plasticity.

Neural circular RNAs are derived from synaptic genes and regulated by development and plasticity.

来自德国马克斯-德尔布吕克分子医学研究中心的Schuman和陈炜的研究团队,对小鼠的不同组织进行RNA深度测序,发现circRNA在小鼠大脑中高度表达而且有很大一部分来自编码突触蛋白的基因。研究显示,许多circRNA的丰度在突触形成时突然改变,说明circRNA可能在发育过程中调控突触的功能。

Circular RNAs in the Mammalian Brain Are Highly Abundant, Conserved, and Dynamically Expressed.

Circular RNAs in the Mammalian Brain Are Highly Abundant, Conserved, and Dynamically Expressed.

来自德国马克斯-德尔布吕克分子医学研究中心的Rajewsky及其同事,为我们提供了一个人脑circRNA的详细图谱,环状RNAs在哺乳动物脑中格外富集、序列保守且动态表达。 环状RNAs(circular RNAs,circRNAs)是一类内源性动物RNAs。研究人员对来自不同脑区、原代神经元、孤立突触以及神经元分化期间的RNA进行了序列测定和计算机分析。在人和小鼠中分别检测到65,731和15,849个候选circRNA。circRNAs在神经元分化中是总体表达升高的,在突触中高度富集,并且与它们的mRNA isoforms相比,通常是差异表达的。circRNA表达与RNA编辑酶ADAR1的表达负相关。ADAR1沉默可诱导circRNA表达升高。

Circular RNAs are a large class of animal RNAs with regulatory potency.

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circular RNA是mRNA剪接的特殊产物,是一类具有潜在重要调控功能的RNA。但到目前为止,人体内究竟有多少种circular RNA,这些circular RNA究竟有什么生物学功能,还是一个有待研究的问题。最近,Nature杂志发表了一篇题为“Circular RNAs are a large class of animal RNAs with regulatory potency”的文章,对任何小鼠体内的circular RNA进行了系统鉴定,并对其可能的生物学功能进行了研究。

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