不同类型的small RNA及其功能

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Tags: RNA-seq

  • miRNA(微小RNA):微小RNA是长度约为20-24个核苷酸的短RNA分子,它们在基因表达的后转录水平上发挥调控作用。miRNA通过结合到mRNA分子的互补序列上,可以抑制翻译过程或导致mRNA的降解。miRNA参与许多细胞过程,包括发育、分化和细胞周期控制。

  • tRNA(转运RNA):转运RNA是长约70-90个核苷酸的适配器分子,在蛋白质生物合成的翻译过程中起着关键作用。它们负责将相应的氨基酸运送到核糖体,并通过其反密码子环识别mRNA上的密码子,确保在形成的蛋白质中正确排序氨基酸。

  • piRNA(Piwi相互作用RNA):Piwi相互作用RNA是一类长度通常在24至31个核苷酸之间的小RNA分子,主要存在于动物的生殖细胞中,参与转座子沉默和基因组稳定性。它们与Piwi蛋白互作,帮助抑制转座元件的转录,保护基因组完整性。

  • snRNA(小核RNA):小核RNA是一组在真核生物细胞核中发现的小RNA分子,长度约为100-200个核苷酸。它们是剪接体的重要组成部分,剪接体是负责从前mRNA分子中移除内含子的复合体。

  • snoRNA(小核仁RNA):小核仁RNA是发现在细胞的核仁中的特化RNA分子,长度约为60-300个核苷酸。它们参与rRNA的修饰和成熟过程,特别是rRNA的化学修饰过程,如甲基化和伪尿苷化。

  • circRNA(环形RNA):环形RNA是一种具有闭合圆形结构的RNA,没有常见的5'和3'端。它们可以由外显子或内含子产生,并具有多种功能,包括作为miRNA的分子海绵、影响转录和调节基因表达。CircRNAs参与许多生物学过程,并与各种疾病有关。

在生物学研究中,进行差异表达分析通常用于比较不同样本或条件下RNA分子的表达水平变化。对于上面RNA类型:

  • miRNA(微小RNA):进行差异表达分析是有意义的。miRNAs在调控基因表达和参与多种生物过程中扮演关键角色,因此,分析其在不同条件下的表达差异有助于了解其在疾病发生、发展或其他生物学过程中的功能。

  • tRNA(转运RNA):虽然tRNAs是蛋白质合成中必不可少的,但它们在不同状态下的表达量差异通常不是研究的主要焦点。尽管如此,tRNA的改变有时可以反映细胞的代谢状态或应对压力的能力,但这并不是差异表达分析的常见应用。

  • piRNA(Piwi-interacting RNA):进行差异表达分析同样有意义,尤其是在研究生殖细胞、干细胞和癌症等领域。piRNAs与转座子的沉默和基因组稳定性维护有关,因此分析其差异表达有助于揭示它们在这些过程中的作用。

  • snRNA(小核RNA)和snoRNA(小核仁RNA):这两种RNA主要参与RNA加工和修饰,如剪接和rRNA的修饰。通常情况下,对它们进行差异表达分析不是很常见,因为它们更多地涉及基本的细胞内过程。然而,如果研究的目的是特定RNA加工途径的变化,那么它们的表达分析可能是有意义的。

  • circRNA(环状RNA):进行差异表达分析是有意义的。circRNAs与许多生理过程有关,包括作为miRNA的海绵、影响基因的转录和参与疾病的发展。因此,分析circRNAs的表达差异可以帮助理解它们在不同生物学背景下的功能和作用。

总的来说,miRNA、piRNA和circRNA的差异表达分析在许多研究领域是有意义的,因为它们在疾病和生物学过程中的角色。而tRNA、snRNA和snoRNA的差异表达分析可能不那么常见,除非研究特定的生物过程或条件下它们的特定变化。

通过将 cDNA 测序读段映射到人类基因组上,我们能否确定这些读段是否来源于 circRNA?

可以通过将 cDNA 的 reads 映射到人类基因组上来帮助确定它们是否来源于 circRNA。在 circRNA 的研究中,这种映射过程中寻找的关键特征是反向剪接事件,也就是说,寻找那些正常线性剪接顺序被反向连接的 reads。

在标准的基因表达研究中,mRNA 被逆转录成 cDNA,然后生成的测序 reads 通常会映射到基因组的连续区域以表示线性剪接事件。然而,对于 circRNA,由于它们是由反向剪接形成的,因此具有独特的“头尾相连”的结构。在测序数据中,这些反向剪接或“头尾相连”的事件会导致 reads 映射到基因组的非连续区域,即一个 exon 的末尾连接到另一个 exon 的开始,这与正常的线性剪接顺序不同。

通过检测这种非典型的、非连续的映射模式,可以推断出 reads 来自于 circRNA。需要专门的生物信息学工具和算法来识别这些特殊的映射模式,从而鉴定出 circRNAs。这些工具能够识别跨越独特的反向剪接点的 reads,帮助研究者确定哪些 reads 来自 circRNAs。

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