转录组测序技术的应用及发展综述

转录组测序技术的应用及发展综述

摘要：

转录组测序（

RNA-Seq< /p>

）作为一种新的高效、快捷的转录组研究手段正

在改变着人们对转 录组的认识。

RNA-Seq

利用高通量测序技术对组织或细胞 中所

有

RNA

反转录而成

文库进行测序，通过统计相关读段

(re ads)

数计算出不

同

RNA

的表达量，发现新的转录本；如果有基因组参考序列，可以把转录本映

射 回基因组，确定转录本位置、剪切情况等更为全面的遗传信息，已广泛应用于

生物学研究 、医学研究、临床研究和药物研发等。文章主要比较近年来转录组研

究的几种方法和几种

RNA- Seq

的研究平台，着重介绍

RNA-Seq

< br>的原理、用途、

步骤和生物信息学分析，并就

RNA-S eq

技术面临的挑战和未来发展前景进行了

讨论及在相关领域的 应用等内容，为今后该技术的研究与应用提供参考。

关键词

:

RNA- Seq

；原理应用；方法；挑战；发展前景

< br>Abstract

：

Transcriptome sequencing (RNA-Seq) is a kind of high efficiency, quick

transcriptome research methods are changing our understanding of transcriptome.

RNA-Seq to use high-throughput sequencing of tissues or cells of all RNA reverse

transcription into cDNA library were sequenced, through statistical correlation read

paragraph (reads) numbers were calculated from the expression of different RNA

transcripts, find new; if the genome reference sequence, the transcripts mapped to

genomic, determine the position of the transcription shear condition, more genetic

information, has been widely used in biological research, medical research, clinical

research and drug development. This paper compared several methods of platform

transcriptome studies and several kinds of RNA-Seq in recent years, RNA-Seq focuses

on the principle, purpose, steps and bioinformatics analysis, and discusses the

RNA-Seq technology challenges and future development prospect and the application

in related field and other content, provide the reference for the research and

application of the technology future.

Key word

：

RNA-Seq ;application; principle; method; challenge; development

prospects

前言：

转录组是特定组织或细胞在某一发育阶段或功能状态下转录出来的所有

RNA

的集合。转录组研究能够从整体水平研究基因功能以及基 因结构，揭示特

定生物学过程以及疾病发生过程中的分子机理。转录组测序（

）是指利

用第二代高通量测序技术 进行

cDNA

测序，

全面快速地获取某 一物种特定器官或

组织在某一状态下的几乎所有转录本。随着后基因组时代的到来，转录 组学、蛋

白质组学、代谢组学等各种组学技术相继出现，其中转录组学是率先发展起来以

及应用最广泛的技术

[1]

。遗传学中心法则表明，遗传信息在精密的调控下通过信

使

RNA(mRNA)

从

DNA

传递到蛋白质。因此，

mRNA

被认为是

DNA

与蛋白质

之间生物信息传递的一个

“

桥梁

”

，而所有表达基因的 身份以及其转录水平，综合

起来被称作转录组

(Transcr iptome)

[2]

。

转录组是特定 组织或细胞在某一发育阶段或

功能状态下转录出来的所有

RNA

的总和，主要包括

mRNA

和非编码< /p>

RNA(non-coding RNA

，

ncRNA)

[2, 3]

。转录组研 究是基因功能及结构研究的基础

和出发点

,

< br>了解转录组是解读基因组功能元件和揭示细胞及组织中分子组成所必

需的，

并且对理解机体发育和疾病具有重要作用。

整个转录组分析的主要目标 是：

对所有的转录产物进行分类；确定基因的转录结构，

如其起 始位点，

5′

和

3′

< br>末端，

剪接模式和其他转录后修饰；并量化各转录本在发育过程中和不同条件下< /p>

(

如生

理

/

病理

)

表达水平的变化

[2,3]

。在过去的十几年里，杂交技术的发展，再加上以标

签序列为基础的方法的应用，第一次使研究人员对这一领域有了深入的了解，但

毋庸 置疑，随着新一代测序

(Next-generation sequencing

，

NGS)

平台的市场化，

RNA-Seq(RNA sequencing)

技术的应用已经彻底改变了转录组学的思维方式。

RNA- Seq

，即

RNA

测序又称转录组测 序，是最近发展起来的利用深度测序技术

进行转录组分析的技术

[3]

，该技术能够在单核苷酸水平对任意物种的整体转录活

动 进行检测，在分析转录本的结构和表达水平的同时，还能发现未知转录本和稀

有转录本，

精确地识别可变剪切位点以及

cSNP(

编码序列单核苷酸多态性

)

，

提供< /p>

更为全面的转录组信息。

相对于传统的芯片杂交平台，