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环状RNA(circular RNA,circRNA)不同于传统意义上的线性RNA分子,是一大类具有闭合环状结构的特殊非编码RNA。circRNA由于其闭合环状结构,不易受RNA外切酶影响,因此不易降解,表达更稳定,这使得环状RNA在作为新型临床诊断标记物的开发应用上具有明显优势。对于circRNA的高通量筛选,实践证明,基因芯片是一个非常好的选择。

 

当然,基因芯片只是前期的筛选平台,当完成这一步后,怎么进行qRT-PCR验证呢?circRNA的定量验证到底和线性RNA(mRNA/lncRNA)有什么不同的地方呢?让我们一起来看看。

 

circRNA验证引物设计原则

 

circRNAs区别于线性RNA的原因在于circRNA来源于RNA转录本的反向剪接(backsplice)。因此,circular RNA验证时采用和线性mRNA分子引物方向相反的方式(Divergent PCR),用扩增区域覆盖剪接位点的反向引物能扩增出来证明其特异性表达。

 

circrna1

备注:蓝色引物用于特异性检测circRNA,红色引物用于特异性检测线性RNA。

 

circRNA引物设计序列的获取

 

以SBC human circRNA array为例,其探针长度为60 nt,包含circRNA剪接位点。因此,从反向引物设计原则和引物与探针匹配的原则进行引物设计。具体分析过程如下:
做完芯片后,公司提供差异circRNA的全序列信息,如:

 

circrna2

hsa_circ_0000027在芯片注释表中的探针序列(芯片结果表中直接给出):

circrna3

 

通过将探针序列与对应circRNA全序列的比对,可以看出探针序列为circRNA全序列的末位序列与起始序列反向拼接而成。拼接点的两个探针GG分别为hsa_circ_0000027的头和尾碱基(剪接位点)。设计验证引物时,先构建剪接位点左右150 bp的线性序列,如下:

 

circrna4

 

以上300 nt的序列就是以剪接位点为界限,上下游各取150 nt的序列反向拼接而成。为验证该序列的特异性,可通过NCBI进行BLAST,确认其唯一性。

 

circrna5

 

从NCBI结果可以看到,该序列是ECE1的两个不连续完整片段,因此,是来源于ECE1特有的circRNA。如果提供的circRNA全长序列小于300 nt,可通过首尾拼接构建包含剪接位点的线性序列用于定量引物设计。

 

反向拼接获得的引物设计序列可以直接按照常规的mRNA设计原则进行引物设计。

 

此外,您也可以通过数据库circBase(http://circbase.org/)获取circRNA的序列信息,具体方法如下:

 

circrna6

circrna7

 

点击search即可下载circRNA序列。

 

批量circRNA序列查找:

 

circrna8

 

点击search,按上述方法即可批量获得circRNA序列。

 

总结

 

circRNA定量验证的关键在于反向引物的设计,其核心是构建包含反向剪切位点的引物设计序列。获得引物设计序列后,即可按mRNA的引物设计原则进行引物设计,上下游引物因设计在剪切位点的两侧,确保扩增序列包含剪切位点。CircRNA的qRT-PCR引物设计,您是否已经GET到了?

 

circRNA-moban

13 条评论

  • fengchunliu 2017-11-07

    设计的引物是不是应该是分别在蓝色和绿色区域里,这样才能包含circrna的junction site?

  • freya 2017-12-05

    您好 最近刚刚接触环状RNA,在探索引物设计的方法,在circbase上输入所要找的rna(如hsa_circ_0001895),在fasta那一页只需勾选spliced,其他选项不用填直接点击search吗,这样下载下来的序列是.fa格式,而且文件解压后很大,怎么可以打开呢?问的问题很小白,十分期待指导,谢谢大神!

    • hzrna03 2017-12-05

      就是这样操作,解压后的文件可以用记事本或word打开,文件很小的。

      • freya 2017-12-06

        谢谢亲的回复 ,这两天学习了很多 。推荐一篇文献CircInteractome: A web tool for exploringcircular RNAs and their interacting proteins and microRNAs (文献链接https://doi.org/10.1080/15476286.2015.1128065),其中详细介绍了关于环状RNA的一个数据库CircInteractome(网页链接https://circinteractome.nia.nih.gov/),可以在线设计引物,还有功能相关的模块儿,非常方便,分享给大家啦~

  • qiutiandelvye1993 2018-06-27

    求助大神,请问如何设计convergent引物?如何通过高通量测序出来的序列,在circbase里还没有的,知道这些序列的基因信息?

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