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转录组建库基本原理

转录组（transcriptome）是指细胞内转录的所有RNA分子的总体，

包括编码蛋白质的mRNA以及非编码RNA。转录组建库

（transcriptomelibrary）是指对转录组中所有转录本进行分离、放大、

测序等处理的样本，以便于更好地研究和分析转录组中的各种RNA分

子。本文将介绍转录组建库的基本原理。

一、转录组建库的制备

转录组建库的制备包括以下几个关键步骤：RNA提取、RNA纯化、

RNA放大、RNA测序。

1.RNA提取

首先需要从样本中提取出总RNA。常用的提取方法有酚酸异氰酸

盐（TRIzol）法、RNAisoPlus法等。这些方法可以有效地裂解细胞，

使细胞内RNA迅速释放出来。

2.RNA纯化

提取得到的总RNA中可能还包含有DNA、蛋白质等杂质。为了得

到纯净的RNA样本，需要进行RNA纯化。常用的纯化方法有RNA纯

化试剂盒、凝胶柱纯化等。这些方法可以去除杂质，提高RNA的纯度。

3.RNA放大

对于转录组建库制备来说，需要将RNA转换为cDNA，以便后续

的测序。RNA的放大可以通过反转录反应实现，即利用逆转录酶将

RNA模板转录为cDNA。常用的反转录酶有逆转录酶M-MLV、逆转

录酶SuperScriptIII等。反转录过程中也可以引入特定的引物，以便后

续的测序操作。

4.RNA测序

将放大得到的cDNA样本送入测序平台进行高通量测序。常见的测

序技术有Sanger测序、Illumina测序、PacBio测序等。这些技术可以

实现对cDNA序列的快速、高效、准确的测定。

二、转录组建库的分析

转录组建库制备完成后，需要对测序数据进行分析。主要包括数据

质量控制、序列比对、表达量计算、差异表达分析等。

1.数据质量控制

对测序数据进行质量控制是转录组分析的重要步骤。常见的质控指

标有测序错误率、测序深度、测序质量值等。可以使用FastQC等软件

对测序数据进行初步的质量评估。

2.序列比对

将测序得到的reads与参考基因组进行比对。常见的比对软件有

Bowtie、BWA等。比对的目的是找出每个reads在参考基因组上的最

佳位置，以便后续的表达量计算。

3.表达量计算

根据比对结果，可以估计每个基因的表达量。常见的表达量计算方

法有RPKM、FPKM等。这些方法可以根据测序reads的数量和基因的

长度来估计基因的表达水平。

4.差异表达分析

将表达量进行统计学分析，找出在不同条件下表达差异显著的基因。

常用的差异表达分析方法有DESeq、edgeR等。这些方法可以帮助研究

者找出在不同生物过程或疾病状态下表达变化的关键基因。

三、转录组建库的应用

转录组建库的应用非常广泛，包括基因表达分析、新基因发现、剪

接异构体检测等。

1.基因表达分析

通过转录组建库可以全面了解不同条件下基因的表达水平。研究人

员可以比较不同组织、不同处理或不同时期的表达谱，找出关键调控

基因。

2.新基因发现

通过比对与参考基因组不同的reads，可以筛选出潜在的新基因。

这些新基因可能是未被注释的转录本，对于揭示生物体的转录组多样

性具有重要意义。

3.剪接异构体检测

转录组建库可以揭示同一基因的不同剪接异构体。研究人员可以通

过比较剪接变体的表达谱，分析剪接对基因功能和调控的影响。

总结：

转录组建库是对转录组进行分离、放大、测序等处理的样本，用于

深入分析各种RNA分子的表达特征和功能。转录组建库的制备包括

RNA提取、纯化、放大和测序等步骤，而分析过程则涉及数据质量控

制、序列比对、表达量计算和差异表达分析等环节。转录组建库的应

用广泛，可用于基因表达分析、新基因发现和剪接异构体检测等研究

领域。通过转录组建库的研究，有助于更好地理解细胞内RNA的功能

和调控机制。