轉(zhuǎn)錄組分析流程

概念及類型:

  • 轉(zhuǎn)錄組(transcriptome)廣義上指某一生理?xiàng)l件下门岔,細(xì)胞內(nèi)所有轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的集合,包括信使RNA核糖體RNA轉(zhuǎn)運(yùn)RNA非編碼RNA雅倒;狹義上指所有mRNA的集合。

  • 轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析可以分為有參轉(zhuǎn)錄組分析和無(wú)參轉(zhuǎn)錄組分析哩俭。有參無(wú)參的意思是桦踊,有/無(wú)參考基因組。

1力奋、有參轉(zhuǎn)錄組分析流程:

有參轉(zhuǎn)錄組分析流程.png

2榜旦、無(wú)參轉(zhuǎn)錄組分析流程:
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clean reads :為確保Reads有足夠高的質(zhì)量,將下機(jī)原始測(cè)序數(shù)據(jù)(raw reads)去掉含有帶接頭的景殷、低質(zhì)量的reads溅呢,得到clean reads,保證后續(xù)分析的準(zhǔn)確性猿挚。
unigene:針對(duì)無(wú)參考基因組的物種咐旧,將小片段拼接出unigene,構(gòu)建參考序列绩蜻,以便后續(xù)分析铣墨,是研究無(wú)參物種分子機(jī)制與調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的有效手段。

三種轉(zhuǎn)錄組分析模式

基于研究物種是否有參考基因組办绝,實(shí)驗(yàn)?zāi)康纳鲜欠裥枰治鲂碌霓D(zhuǎn)錄本伊约,轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的分析模式大致可以分成3種類型,如下圖:


553.jpg

一孕蝉、有參屡律,需要分析新轉(zhuǎn)錄本
部分有參考基因組的物種,由于注釋信息不夠完善昔驱,或需要分析一些非編碼RNA疹尾,這時(shí)需要基于Reads與基因組比對(duì)信息對(duì)轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行組裝,以期獲得新的轉(zhuǎn)錄本來(lái)讓分析結(jié)果更加完備骤肛。

這也是有參物種做轉(zhuǎn)錄組最常用的分析模式纳本,其分析步驟如下:

  1. Reads與基因組比對(duì)

  2. 基于比對(duì)信息組裝轉(zhuǎn)錄本

  3. 基因或轉(zhuǎn)錄本表達(dá)定量

  4. 差異分析和功能富集分析

二、有參腋颠,只分析已知轉(zhuǎn)錄本
針對(duì)參考基因組注釋信息較為詳細(xì)的物種繁成,比如人,小鼠淑玫,擬南芥等模式生物巾腕,同時(shí)您的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮苊鞔_面睛,就是分析已知的基因或轉(zhuǎn)錄本,那就可以直接基于基因組注釋信息中提取出的轉(zhuǎn)錄本序列來(lái)進(jìn)行后續(xù)分析尊搬。該分析模式分析流程簡(jiǎn)單叁鉴、速度快,其具體分析步驟如下:

  1. Reads與轉(zhuǎn)錄本序列進(jìn)行比對(duì)

  2. 轉(zhuǎn)錄本表達(dá)定量

  3. 差異分析和功能富集分析

三佛寿、無(wú)參考基因組的轉(zhuǎn)錄組
而對(duì)于沒(méi)有參考基因組的物種幌墓,或者基因組組裝不好的物種,必須先使用測(cè)序數(shù)據(jù)組裝一套轉(zhuǎn)錄本冀泻,再基于轉(zhuǎn)錄本進(jìn)行后續(xù)分析常侣。其分析步驟如下:

  1. Reads De novo組裝轉(zhuǎn)錄本序列

  2. Reads 回比組裝好的轉(zhuǎn)錄本序列

  3. 轉(zhuǎn)錄本表達(dá)定量

  4. 差異表達(dá)分析和功能分析


other:


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怎么做無(wú)參轉(zhuǎn)錄組分析?


如下圖1所示弹渔,在做轉(zhuǎn)錄組分析時(shí)胳施,除了需要reads等原始數(shù)據(jù)外,還需要一系列的注釋文件肢专。然而舞肆,當(dāng)我們的研究物種沒(méi)有參考基因組但需要做轉(zhuǎn)錄組分析時(shí),便不能通過(guò)以上流程獲得我們需要的分析結(jié)果鸟召。


圖1-有參轉(zhuǎn)錄組分析流程

此時(shí)胆绊,我們可以通過(guò)拼接reads數(shù)據(jù)獲得轉(zhuǎn)錄本,該轉(zhuǎn)錄本用于后續(xù)reads比對(duì)欧募。再將該拼接好的轉(zhuǎn)錄本與各大蛋白數(shù)據(jù)庫(kù)注釋压状,其中常用的數(shù)據(jù)庫(kù)有NR、NT跟继、Swiss-Prot种冬、KEGG、COG舔糖、GO等娱两。獲得該注釋結(jié)果后,我們便對(duì)該物種的蛋白信息有一個(gè)比較清楚的了解金吗,可以進(jìn)行后續(xù)的轉(zhuǎn)錄組分析流程十兢。

最常使用的組裝軟件為T(mén)rinity,運(yùn)行該軟件時(shí)摇庙,主要分三部分運(yùn)行旱物,依次為Inchworm、Chrysalis和Butterfly(下圖2)卫袒。


圖 2 Trinity組裝流程簡(jiǎn)圖

運(yùn)行Inchworm時(shí)宵呛,其目的是將每條短讀長(zhǎng)的reads打斷成固定長(zhǎng)度的Kmer(默認(rèn)為25 bp)形成一個(gè)Kmer庫(kù),再將所有Kmer按其出現(xiàn)的次數(shù)進(jìn)行排序夕凝,選擇出現(xiàn)次數(shù)最高的Kmer進(jìn)行3端延伸一個(gè)堿基(A宝穗、T户秤、G、C)逮矛,延伸后統(tǒng)計(jì)靠近3端25bp的Kmer在庫(kù)中出現(xiàn)的次數(shù)鸡号,選擇次數(shù)最高的那條路徑(如有多條路徑出現(xiàn)的次數(shù)一樣,則幾條路徑保留)橱鹏,繼續(xù)向3端延伸至不能延伸為止膜蠢。同理進(jìn)行5端延伸,最終形成一定長(zhǎng)度的Contigs莉兰。

每形成一個(gè)Contigs時(shí),將形成該Contigs的kmer從Kmer庫(kù)中去除掉礁竞,繼續(xù)選擇次數(shù)最高的Kmer進(jìn)行延伸糖荒。最終用完Kmer庫(kù)中的Kmer,將Contigs放在一起形成一個(gè)contigs庫(kù)模捂。運(yùn)行Chrysalis時(shí)捶朵,對(duì)Contigs庫(kù)中的Contigs按照一定條件進(jìn)行聚類,之后對(duì)每類Contigs構(gòu)建de bruijin graphs狂男。

最后運(yùn)行Butterfly综看,解析上一步構(gòu)建的de bruijin graphs,形成轉(zhuǎn)錄本岖食。將所有轉(zhuǎn)錄本輸出到一個(gè)文件红碑,便是最Trinity終組裝的文件,其格式如圖3所示泡垃。


圖 3 Trinity組裝的轉(zhuǎn)錄本格式

獲得拼接后的轉(zhuǎn)錄本后析珊,便可以按照Trinity官網(wǎng)中的說(shuō)明,進(jìn)行注釋和下游分析蔑穴,其流程如圖4所示忠寻。


圖 4 Trinity官網(wǎng)中的分析流程

參考文章:

易基因-無(wú)參轉(zhuǎn)錄組分析流程

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