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我國科研人員建立基于納米孔測序的環形RNA識別和重建新技術
2021年03月18日 13:08:52
來源：生命科學部 點擊量：8927
環形RNA是一類在真核生物中廣泛存在的、具有特殊環狀結構的RNA分子。近期多個研究發現，環形RNA不僅發揮miRNA海綿、RBP海綿以及翻譯短肽等生物學功能，而且通過結合蛋白分子，參與天然免疫等生理過程發揮重要功能。而確定環形RNA的全長序列，是進行環形RNA功能研究的重要基礎。目前的研究方法對于環形RNA結構的識別能力主要被二代測序的讀長所限制，對于長度較長(>500bp)的環形RNA分子
【化工儀器網 項目成果】在國家自然科學基金項目(批準號：32025009、91940306、31722031)等資助下，中國科學院北京生命科學研究院趙方慶研究員團隊開發了一種高效測定分析環形RNA的方法,相關成果以“利用納米孔測序和CIRI-long技術對環狀RNA進行綜合分析(Comprehensive profiling of circular RNAs with nanopore sequencing and CIRI-long)”為題，于2021年3月11日以長文形式在《自然 生物技術》(Nature Biotechnology)上在線發表。 
環形RNA是一類在真核生物中廣泛存在的、具有特殊環狀結構的RNA分子。近期多個研究發現，環形RNA不僅發揮miRNA海綿、RBP海綿以及翻譯短肽等生物學功能，而且通過結合蛋白分子，參與天然免疫等生理過程發揮重要功能。而確定環形RNA的全長序列，是進行環形RNA功能研究的重要基礎。目前的研究方法對于環形RNA結構的識別能力主要被二代測序的讀長所限制，對于長度較長(>500bp)的環形RNA分子，仍然缺少有效的全長重構手段。
趙方慶團隊首先測試了不同實驗條件對環形RNA的富集效果，進而對環形RNA建庫流程進行優化，并通過使用poly(A) tailing提升RNase R對環形RNA的富集效率。后應用納米孔測序技術，實現了對目標環形RNA的全長序列進行直接測定。基于上述實驗流程，趙方慶團隊進一步開發了用于識別納米孔測序數據中環形RNA序列的CIRI-long算法。CIRI-long將一致性序列比對到參考基因組，對其中的反向剪接位點和內部結構進行識別，并基于基因注釋和剪接信號信息，提供單一樣本內和多樣本間結果的整合與校正方法(圖1)，從而實現環形RNA的準確識別和全長重構。
與傳統的二代測序方法相比，CIRI-long方法大幅提升了環形RNA全長重構能力，并可實現與二代測序相近的分析成本。同時，CIRI-long提供了樣本間整合分析的工具，并針對納米孔測序的高錯誤率建立了有效校正方法，為環形RNA的功能研究提供了重要的方法學工具，具有很高的應用價值。
圖1： 環形RNA全長重構的實驗與計算流程
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