生物信息学常用名词解释（二）

在生物信息中会出现很多的特殊名词，从这次内容开始，我们将逐渐推送一些生物信息相关的一些名词解释。

第三代测序技术：主要是相对于二代测序技术来说的，主要包括Pacbio 测序，nanopore测序等单分子测序技术。相对于二代测序读长短的特点，三代测序读长更长，因为不使用pcr技术，读长不受pcr技术的限制，目前的pacbio测序可以达到20K的读长，但是三代测序目前主要面临测序错误过高的问题。往往是将其与二代测序的illumina数据混合来使用。

宏基因组学：宏基因组学（又称元基因组学，环境基因组学，生态基因组学等），这个词主要来源于Environmental Microbiology的简称，也叫做meta genomics。是以微生物多样性、 种群结构、 进化关系、 功能活性、 相互协作关系及与环境之间的关系为研究目的的新的微生物研究方法。是研究直接从环境样本中提取的基因组遗传物质的学科。传统的微生物研究依赖于实验室培养，元基因组的兴起填补了无法在传统实验室中培养的微生物研究的空白。宏基因组研究目前主要分为16s测序和宏基因组测序。16S测序以分类研究为核心，可以提供物种分类，物种丰度以及系统进化分析。宏基因组测序除了能提供物种分类，物种丰度分析之外，还能做基因功能以及代谢通路相关的研究。

小RNA测序：小RNA为一类重要的体内调节分子，主要包括miRNA、piRNA、siRNA。它的功能主要是诱导基因沉默，参与基因转录后调控，从而调节细胞生长、分化，以及个体发育、生殖等重要生物学过程。
小RNA测序技术采用胶分离技术，收集样品中18-30nt的RNA片段，利用高通量测序技术，能够一次性获得单碱基分辨率的数百万条小RNA序列信息，通过数据分析，鉴定已知小RNA，并预测新的小RNA及其靶标。推测小RNA与样品表型之间相互作用的关系。

数字化表达谱分析（DGE）：Digital Gene Expression Profile，利用新一代高通量测序技术和高性能计算分析技术，能够全面、经济、快速地检测某一物种特定组织在特定状态下的基因表达情况，即运用特定的酶对mRNA距polyA tail 21-25nt的位置进行酶切，所获得的带polyA尾的序列(Tag)通过高通量测序，该tag被测得的次数即是对应基因的表达值。数字基因表达谱已被广泛应用于基础科学研究、医学研究和药物研发等领域。特点是经济，但获得 的数据量有限。若想获得转录本的更多信息的话，一般都采用转录组测序的方法来测序。而且这里面需要注意，DGE是通过固定的polyA探针，从样品中筛选出表达的基因，因为原核生物mRNA没有固定的探针序列，因此，原核生物无法做DGE测序分析。

全基因组Bisulfite甲基化测序：全基因组甲基化测序是DNA甲基化研究的黄金标准，它具有单碱基的分辨率，可精确评估单个C碱基的甲基化水平，覆盖范围广。它可以构建精细甲基化图谱，建立表观遗传学研究数据库，为后续大规模开展不同样品间的甲基化差异分析提供参考图谱。医学研究方面可以阐明复杂疾病的部分发生、发展机制；干细胞的传代、分化、重编程过程中甲基化调控；以及环境因素（如激素、饮食、压力、损伤等）对甲基化修饰的影响，从而引起一系列疾病或是表型的改变。农业研究方面可以绘制某物种的甲基化图谱，研究特定区域的甲基化与物种特定表型的相关性，进一步研究营养、环境、自然选择压力对物种的甲基化修饰的影响，为动植物分子育种研究提供基础。

MeDIP Sequencing（MeDIP-Seq）：MeDIP-Seq是基于免疫富集原理进行高性价比的全基因组DNA甲基化研究。可以以较小的数据量快速有效地寻找基因组上的甲基化区域，从而比较不同细胞、组织、甚至疾病样本间的DNA甲基化修饰模式的差异。可广泛的用于大样本量的疾病研究和分子育种研究。

ChIP Sequencing（ChIP-Seq）：染色质免疫共沉淀（Chromatin Immunoprecipition, ChIP）是研究蛋白质与DNA相互作用的经典实验方法，ChIP与高通量测序的结合（ChIP Sequencing）可以在全基因组范围内对蛋白结合位点进行高效而准确地筛选与鉴定，广泛应用于组蛋白修饰，转录因子调控等相关领域的研究。

表观遗传学：Epigenetics，是指在基因组DNA序列没有改变的情况下，基因的表达调控和性状发生了可遗传的变化。表观遗传的现象很多，已知的有DNA甲基化（DNA methylation），基因组印记（genomic impriting），母体效应（maternal effects），基因沉默（gene silencing），核仁显性，休眠转座子激活和RNA编辑（RNA editing）等。全基因组甲基化测序：DNA 甲基化是指在 DNA 甲基化转移酶的作用下，在基因组 CpG 二核苷酸的胞嘧啶5'碳位共价键结合一个甲基基团。DNA 甲基化已经成为表观遗传学和表观基因组学的重要研究内容。甲基化是基因表达的主要调控方式之一，研究染色体DNA甲基化情况是了解基因调控的重要手段。对已经有参考基因组的物种的基因组DNA用标准亚硫酸氢盐（Bisulfite）处理后，未甲基化的胞嘧啶C会脱氨基形成尿嘧啶U，经PCR扩增，U替换为胸腺嘧啶T，而发生甲基化的胞嘧啶C保持不变。将处理组与参考基因组序列进行比对，可发现甲基化位点并对甲基化情况进行定量分析的方法叫做全基因组甲基化测序。

ChIp-Seq：Chromatin Immunoprecipitation sequencing，即染色质免疫共沉淀-测序技术，即通过染色质免疫共沉淀技术特异性地富集目的蛋白结合的DNA片段。对富集得到的DNA片段进行纯化与文库构建，然后进行高通量测序，从而得到全基因组范围内可以与目的蛋白相互作用的DNA片段的方法叫做ChIP-Seq。

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