如果能夠有方法預測到lncRNA的靶基因,會減輕我們的工作量。而如何去測lncRNA的靶基因,輝駿生物向大家介紹可以從lncRNA不同的作用模式入手。
lncRNAs作用范圍廣泛,機制非常復雜。根據(jù)lncRNA不同的作用模式比如順式(cis)和反式(trans)之分,比如Signal,Decoy,Duide,Scaffold,也可以根據(jù)lncRNA與不同的分子分為DNA、RNA和蛋白,總體上包括了轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平。
一、 根據(jù)順式(cis)和反式(trans)的作用模式來預測
RNA聚合酶(綠)轉(zhuǎn)錄得到一個與調(diào)控蛋白(紫)相關的LncRNA(紅)從而影響附近區(qū)域的編碼基因。
cis作用靶基因預測,認為LncRNA的功能與其坐標臨近的蛋白編碼基因相關,位于編碼蛋白上下游的LncRNA可能與啟動子或者共表達基因的其他順式作用元件有交集,從而在轉(zhuǎn)錄或者轉(zhuǎn)錄后水平對基因的表達進行調(diào)控。判斷一個LncRNA具有Cis調(diào)控作用通常要同時滿足以下幾個條件:
1、附近的基因表達情況與其保持一致;
2、該基因失活后會影響周圍基因的表達;
3、會影響附近同一位點的基因表達。
對于滿足以上條件的LncRNA,首先找出位于其上游或者下游附近(10K)的編碼蛋白基因,通過對編碼蛋白的功能富集分析,從而預測LncRNA的主要功能,為后續(xù)Cis作用分析打下基礎。
Trans作用靶基因預測
LncRNA(紅)與DNA結(jié)合蛋白(藍)相關聯(lián),并調(diào)控相關靶基因的表達。
Trans作用靶基因預測基本原理認為LncRNA的功能跟編碼基因的位置關系沒有關系,而與其共表達的蛋白編碼基因相關。也就是說,當LncRNA與一些距離較遠的基因在表達量上存在正相關或負相關的情況時,就可以通過樣本間lncRNA與蛋白編碼基因的表達量相關性分析或WGCNA共表達分析來預測其靶基因。
需要注意的是,lncRNA的Trans作用靶基因預測只適合于樣本量大的情況,如果樣本量太少(如6個以下),分析將不可靠。
二、根據(jù)lncRNA結(jié)合的核酸序列來預測
實際上這種方式是最容易想到的,因為lncRNA是核酸,而核酸與核酸之間是有堿基互補配對的,不管是lncRNA與RNA(比如microRNA,mRNA)之間還是lncRNA與DNA之間,我們可以根據(jù)互補配對這一特性進行預測。這里我們展開舉三個例子:
A、lncRNA-microRNA-mRNA
microRNA對mRNA靶基因預測的方式可以反過來用于lncRNA靶基因預測,這里適用的模式就是lncRNA作為microRNA sponge吸附microRNA,或者進一步通過ceRNA的作用機制調(diào)控靶基因,原理都是microRNA與lncRNA和mRNA的序列結(jié)合,這種方式也是現(xiàn)在預測靶基因用的最多的,比如網(wǎng)站:starbase(http://starbase.sysu.edu.cn/)。
B、lncRNA-mRNA
在上面這種模式里,lncRNA 對靶基因mRNA的調(diào)控是通過microRNA來介導的,當然lncRNA與mRNA之間的直接互補也能幫我們預測靶基因,這種模式我們以前說過,比較常見的是反義lncRNA(Antisense lncRNA)通過與mRNA結(jié)合形成RNA二聚體,保護mRNA使之更難被RNA酶降解。因此這種模式來預測靶基因的原理是預測lncRNA序列與mRNA序列結(jié)合的自由能,自由能越小,越容易結(jié)合。這種模式的在線工具有l(wèi)ncRNATargets(http://www.herbbol.org:8001/lrt/)
C、lncRNA-DNA
在以前文章中我們也介紹過lncRNA通過結(jié)合單鏈DNA發(fā)揮調(diào)控作用的:
因此,基于同樣的原理,理論上我們也可以進行預測,這種預測工具lncRNATargets同樣可實現(xiàn)。
三. 根據(jù)蛋白的結(jié)合特性來預測:
lncRNA核酸與核酸結(jié)合依據(jù)的是堿基配對原理,同樣某些蛋白與核酸的結(jié)合也有一定規(guī)律,比如RNA結(jié)合蛋白,因此,我們可以依據(jù)這些規(guī)律預測lncRNA的結(jié)合蛋白,比如工具包括RBPDB、RNAcommender等。
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