• Dual rna-seq:同时研究多个互作物种

    Dual rna-seq主要针对物种间互作研究,能同时对2个(或多个)物种进行测序和分析,从而揭示互作物种间基因表达的动态变化。

    可用于:无任何物理分离的副作用且能同时分析互作物种间转录水平的变化,研究互作过程中的调控网络、病原菌感染宿主致病机理和宿主抗病的机制;研究致病性菌在不同物种之间的进化关系、基于同源基因进一步发掘正选择相关基因等。

  • 产品特色

    比对混合基因组

    将测序序列比对到混合参考基因组上,可以同时观察到两个物种转录本改变的模式,并根据比对的序列界定感染时菌体和宿主细胞的生存趋势。

    基因时序分析

    基因表达的时间序列分析,可根据致病基因表达的变化,模拟细胞的动态系统,挖掘特殊基因的功能、调控关系以及在不同动态下的生物学意义

    互作网络分析

    基于PHI数据库,预测致病基因,利用蛋白互作网络和PHI数据构建致病网络图,明确核心基因和枢纽基因,并将不同信号通路中的基因与实际数据库关联,总结基因间的相互调控关系,筛选核心基因。

  • 常见问题

    1 Dual rna-seq适用于什么研究

    Dual rna-seq能同时对2个(或更多)互作物种进行测序和分析,不同于宏转录组及比较转录组,可以直接分析两个互作物种的变化且无分离副作用,研究互作过程中的调控网络,病原菌感染宿主致病机理,宿主抗病的机制;研究致病性菌在不同的物种之间的进化关系,基于同源基因发掘发生正选择的基因等。

    2 没有参考基因组可以研究么?

    Dual rna-seq 需要同时比对互作物种间各自物种的参考基因组,常见病菌和常见作物的参考基因组已有,对于缺少参考基因组的物种,采取近缘比对或de novo拼接。

    3 每个样本应该测多少数据量?

    结合文献报道和项目经验,动植物转录组通常测20M的reads,但是像互作这种复杂成分的样本建议建议测40M。

    4 PHI数据库的优点

    PHI(v4.2)即病原体宿主互作数据库,该数据库收录了已报道过的4460个基因,176个host,164个pathogenic,关联了多个常用的大型数据库,是目前最专业的宿主病原体互作数据库,利用PHI-base研究病原体基因组和毒性基因,通过整合突变型遗传信息,揭示病原体宿主相互作用机制。

  • 参考案例

    Dual rna-seq揭示了小麦抗黄锈病的机制

    文献名称:The host-pathogen interaction between wheat and yellow rust induces temporally coordinated waves of gene expression

    发表期刊:BMC Genomics

    发表时间:2016年5月

    影响因子:3.867

    研究概述

    小麦的条锈病是常见的作物病害,其主要症状表现为叶片上和茎上出现成条的黄斑 ,籽粒不饱满等,易造成小麦的大量减产。有的植株可以抵抗条锈菌的侵染,表现出抗病特性,减少了经济损失。因此,研究抗病品种的抗病机制成为事关农业生产的大事。

    研究结果

    1 在不同感染时间节点的小麦叶片和PST数据比对分析,发现随着感染过程的延长,比对到小麦基因组上的 reads 比例不断下降,比对到 PST 基因组上的 reads 比例不断上升 。表明PST从侵染开始进行潜伏,在第5天的时候开始大量增值,同时也暗示了 PST 的侵染可能影响了某些宿主基因的表达。

    2 分别以正常小麦和PST的孢子作为对照组,在各个处理时期分别鉴定小麦和 PST 的差异表达基因,共鉴定出了64,618个小麦差异基因和4,855个PST差异表达基因。

    3 对差异基因进行聚类分析,发现了7个host基因表达模块和8个PST模块,对每个模块基因进行 GO 和 KEGG 富集分析 ,发现 PST 感染小麦后,侵染初期,差异基因富集在小麦的肽酶抑制剂和光合作用等基因;而侵染11天时,PST对小麦的膜运输和转运蛋白等基因的表达造成严重影响。而对于PST而言,侵染过程中,其脂肪酸合成、组蛋白转录以及多种转录因子等自身增值基因发挥主要作用。

    4 对unmapped reads进行了de novo拼接。发现在易感组和抗病组中与免疫调节相关的基因在PST感染过程中表现出显著的表达,以及宿主免疫受体的表达,表明了条锈菌侵染小麦致病的机制 — PST 可以抑制小麦抗性分子的表达,从而使小麦患病。

  • 参考案例2

    沙门氏菌感染人的宫颈癌宿主细胞相互作用过程中非编码RNA的调控作用

    文献名称:Dual RNA-seq unveils noncoding RNA functions inhost–pathogen interactions

    发表期刊:Nature

    发表时间:2016年5月

    影响因子:38.138

    研究概述

    沙门氏杆菌能感染人细胞系,使用带绿色荧光标记的细菌,使得在宿主细胞受到感染时能够鉴别出细胞的一些部位。利用dual rna-seq技术,同时研究感染过程中两个物种的mRNA和非编码RNAs转录物。他们锁定了PhoP激活的small RNA——PinT, 在细菌开始感染宿主细胞时 PinT 会激活,进而会影响宿主的转录模式,导致一些长链非编码 RNAs 发生侵染特异性的改变并激活了宿主细胞中其他一些信号通路。

    研究结果

    1 沙门氏菌的reads随着感染时间延长增加,表明细胞内病原体的复制过程。在沙门氏菌reads中,sRNA和anti-RNA约占8%,而人的非编码RNA约占0.1%(miRNA,约22bp)到15%(lncRNA,大于200bp)。差异表达蛋白与已报道的芯片分析结果一致。

    2 在细菌内化后,与侵染相关的基因(SPI-1)表达减弱,而细菌内化后与存活相关基因(SPI-2)的表达增强。在被感染的宿主细胞中,NF-κB免疫相关的基因表达显著增加。

    3 对分析细胞内沙门氏菌sRNA变化进行分析,获得了14个known和189个沙门氏菌candidate的sRNA,其中有些在感染后2h显著增加10倍以上。sRNA的表达变化为沙门氏菌在宿主细胞内的变化提供了见解,RyhB和IsrE在铁不足或MicA/L、RybB和OmrA/B在细菌表面压力情况下被激活,与之前的报道一致。此外,细菌内化后,SPI-1表达减弱和SPI-2增强是共表达调控sRNA(InvR和DapZ受抑制,而MgrR被激活)的表现。

    4 感染后最活跃的sRNA,pinT在感染过程中增加了近100倍。同样,在dual RNA-seq实验的其他13个宿主细胞类型中,PinT的表达也显著上调。pinT是80bp长的sRNA,来源于一个编码RtsA的沙门氏菌特异位点,是一个入侵相关基因的助激活剂。经过多重验证,最终证实,在细菌内化过程中,pinT是一种正调控入侵的sRNA。