找了好久的案例竟然都在这里！ | 三代全长转录组（上）

说起最新的测序技术，

三代PacBio单分子测序技术是较为亮眼的一种。

随着该技术的不断成熟，

其也受到越来越多科研工作者的认可。

近几年关于三代测序全长转录组的文章不断增加，

很多文章都发表在SCI高影响因子的期刊上。

近期科技君对全长转录组应用的文章进行梳理归纳，

发现全长转录组发表的文章涉及七方面的应用，

今天科技君主要介绍三代全长转录组

在发现新的转录异构体、鉴定融合基因、

补充已注释基因组的基因注释结果三个方面的应用，

其它四个应用将在下期的微信中分享，敬请期待！

应用一
1全长转录组测序，可以发现新的转录异构体

案例1  三代单分子测序技术研究了人的转录本的结构（Nature Biotechnology, IF=43.113）

• 2014年6月，第一次采用单分子测序技术研究人的全长转录组，样本为20个人体组织和器官的混合样本；

• 通过三代测序得到了476,000个CCS序列，大部分的全长转录本的分子只有1.5kb, 5′端有轻微的丢失，但是内含子结构是被保留的；

• 将这些序列与 GENCODE 序列进行比对，最后鉴定得到了约 14,000个转录异构体，其中有10%是前所未见的。

 
图1 转录本的结构分析结果展示

Sharon D, Tilgner H, et al. A single-molecule long-read survey of the human transcriptome. Nature biotechnology, 2013, 31(11): 1009-1014.

案例2 三代测序结合二代测序研究人的胚胎干细胞的转录异构体（PNAS, IF=9,423）

• 尽管基于二代测序的RNA-Seq可以研究mRNA的表达情况，但是全长mRNA的转录异构体是没有办法捕获到。另外一方面，尽管三代测序读长很长，但是存在准确性差和通量低的问题；

• 本文通过三代测序结合二代测序，鉴定了人的胚胎干细胞（hESC）的转录异构体。研究得到8,084个RefSeq注释的转录异构体，以及5,459个预测的转录异构体。通过IDP工具预测的转录异构体超过1/3是新的，其中的273个是由216个没有注释的基因位点转录而来；

• 后续深入的研究发现，这些新的位点是只在多能性的细胞中表达，但是不在胎儿和成人的组织中表达。这些研究结果显示，尽管是研究透彻的人细胞系及组织，基因的发现离完成还是很远的。

 
图2  hESC样本中转录异构体的检测和预测

Au KF, Sebastiano V, Afshar PT, et al. Characterization of the human ESC transcriptome by hybrid sequencing. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 Dec 10;110(50).

应用二
2全长转录组测序，可以鉴定融合基因现象

案例3  三代测序结合二代测序鉴定乳腺癌融合基因（Nucleic Acids Research, IF=9,202）

• 本文通过三代测序结合二代测序技术对乳腺癌细胞系进行了测序，并首次开发了IDP-fusion来检测融合基因并鉴定和定量融合转录本；

• 采用IDP-fusion来检测MCF-7乳腺癌细胞系样本的Illumina和PacBio的数据，并和现有的数据进行比较，结果显示IDP-fusion软件有更高的精度和更低的假阳性率；

• 结果显示IDP-fusion是揭示肿瘤发生过程中融合基因的有效工具。

图3 不同软件检测融合基因的精度比较

Weirather JL, Afshar PT, et al. Characterization of fusion genes and the significantly expressed fusion isoforms in breast cancer by hybrid sequencing. Nucleic Acids Res. 2015 Oct 15;43(18):e116. doi: 10.1093/nar/gkv562.

案例4  三代测序鉴定前列腺癌融合基因（Molecular and Cellular Endocrinology, IF=3.859）

• 为了全面的研究RLN1和RLN2基因的转录本多样性，本文采用长的cDNA- Cap和SMRT测序技术对前列腺癌LNCaP细胞系进行测序；

• 研究结果发现三代测序得到的CCS序列和GENCODE Version 19 注释的RLN1基因能够很好的匹配，但有趣的是，没有CCS比对到注释的RLN2基因；

• 研究结果发现RLN2和RLN1间基因融合的现象，产生了两个新的融合转录本RLN1-RLN2-1和RLN1-RLN2-2。

图4 采用SMRT测序技术对LNCaP细胞系检测到的RLN1-RLN2融合基因

Tevz G, McGrath S, et al. Identification of a novel fusion transcript between human relaxin-1 (RLN1) and human relaxin-2 (RLN2) in prostate cancer. Mol Cell Endocrinol. 2016 Jan 15;420:159-68. 

应用三
3全长转录组测序，可以补充已注释基因组的注释结果

案例5  三代全长转录组测序发现鸡的新的基因和转录本（PLoS One, IF=3.057）

• 通过对鸡的心脏样本进行了三代单分子测序，发现了在以前注释Ensembl数据库中没有的注释结果，其中新增注释9,221个，新基因539个；

• 此次的研究成果将对依赖鸡参考基因组注释结果的研究者提供资源，并且希望该研究方法可以为想改善其它模式生物研究者提供帮助。

图5 发现了新的基因和转录本

Thomas S, Underwood JG, et al. Long-read sequencing of chicken transcripts and identification of new transcript isoforms. PLoS One. 2014 Apr 15;9(4):e94650. 

案例6 三代全长转录组测序改善小麦基因组注释结果 (BMC Genomics, IF= 3.867)

• 分别取小麦颖果、开花后5天，15天和25天的谷粒样本，上述样本混合，采用PacBio平台进行测序，每个样本分别采用HiSeq2000平台进行测序；

• 将三代测序得到的高质量的Reads比对到参考基因组，发现了13,162个已知基因、3,026个新基因，以及9,591个新转录本；

• 结合4个籽粒发育时期的二代转录组数据，发现了6,030个基因在籽粒发育不同阶段中呈现表达差异，对后续研究发育过程奠定了重要的基础；

• 找出了72个不同的小麦面筋蛋白基因的全长转录本，为小麦基因注释带来了重大提升。 

图6 高质量的FLNC reads和参考基因组比对的结果

Dong L, Liu H, et al. Single-molecule real-time transcript sequencing facilitates common wheat genome annotation and grain transcriptome research. BMC Genomics. 2015 Dec 9;16:1039. 

预告

上篇就先分享这6篇经典文献，科技君将在接下来的微信中，继续为大家分享全长转录组在鉴定组织特异性isoform及lncRNA、检测APA位点、辅助真核物种基因预测等方面的应用的文章，不见不散！

联系我们

如果您对产品有任何疑问，欢迎留言给科技君，或咨询当地科技代表，当然也可以通过如下方式联系我们：

电话：400-706-6615
邮箱：[e-mail]
网站：www.bgitechsolutions.com
地址：深圳市盐田区洪安三街21号华大综合园7栋，518083
*最终解释权归深圳华大基因股份有限公司所有。

撰稿：王    艳

编辑：市场部

---

猜你喜欢

请继续关注“BGI华大科技”公众号，

科技君将一如既往地为您提供精彩内容！

如有相关问题，欢迎后台留言~~

▼

关注华大科技，尽享精彩科研！