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要怎么证明LncRNA是LncRNA?!

2016-09-14 右哉 实验万事屋

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我叫骨头,是万事屋的大腿挂件。最近的课题是LncRNA,LncRNA,LncRNA,重要的事情说三遍,但是我的LncRNA到底是不是LncRNA呢?我怎么陷入到了这样一个漩涡里呢!?


先不要靠师兄师姐,我就自己找找看吧,有一篇这样的Cell上的文献:



这篇文献里提到:“The non-coding nature of lncARSR was confirmed by coding-potential analysis (Figure S1M).”然后我看了一下Supplement Figure。

 


Fig. legend是这样写的:(M) Upper: Prediction of putative proteins encoded by lncARSR using ORF Finder. Lower: The codon substitution frequency scores (CSF) of lncARSR. 


首先我明白一件事,就是要先分析这个lncRNA的ORF,也就是开放式阅读框。但是接下去要做什么呢?CSF又是啥?师姐,我要怎么办???


莫愁:这个啊,其实不是很复杂啦,我们就拿这篇文献来做例子吧。首先,我们找到这篇文献描述的这个lncRNA是啥。



就是上面这个编号的lncRNA。接着我们,登陆到NONCODE(http://www.noncode.org/)上去,把这LncRNA序列调出来:



得到这个序列:



那接下来,验证这个RNA到底是不是lncRNA呢?首先我们要了解的,就是lncRNA是不能编码的,那就没有足够的ORF,也就是开放式阅读框。那我们就登陆到PubMed的ORFfinder(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/orffinder/)上去。



调整一下,看看到底有多少个氨基酸(aa),我就调到了最低30个氨基酸的选项:



搜索获得的结果发现,没有一个ORF是超过200nt的,这就说明可能是非编码的RNA。接着,我们把所有正义链(标识+的ORF)进行BLAST。



BLAST结果发现这些短肽都没有同源性的蛋白质,这就更进一步说明了,这RNA可能不表达蛋白。



接着我们来看CSF,CSF到底是啥?CSF其实就是密码子的突变率。理论上编码区的密码子相对来说是保守的,也就是在物种中或者物种间是不容易产生突变,而非编码的就有点乱来了。我找到了这篇文献:



这是一篇在果蝇中用CSF来验证非编码与编码RNA间CSF差异的文献。其中显示,非编码的RNA突变率更高。



这篇文献用的是两个指标,一个是CSF(密码子替换频率,Y轴),另一个是RFC(阅读框保守性,X轴),见下图:



可以看到ncRNA的CSF值都小于0。由于序列保守性的问题,所以在这个CSF值的基础上,Michael又延伸出了一个新的,引入进化模型的值PhyloCSF。现在用于验证lncRNA的大多数是PhyloCSF值,详见下面这篇文献哈:



那问题来了,我们要怎么分析序列的PhyloCSF值呢?首先,要登录到强大到不要不要的UCSC上,随便进一个序列,我选了一个LncRNA——HOTAIR。然后点击“Track hubs”按钮。



进去之后,选择“My Hubs”。



在里面添加这个网址,我知道你们懒,所以不能惯着你们:



接着点击确认(上面看不清就看下面):



然后会弹出UCSC的封面,输入HOTAIR后进入:



结果会直接显示HOTAIR的PhyloCSF值,可以明显地看到,在HOTAIR的外显子上所有的值都是小于0的,也就是没有保守型。



那我们把那篇Cell中的lncRNA的序列位置输入进去,然后……



可以看到,也没什么保守性。以此我们可以初步判断,这个RNA极有可能不能编码蛋白质,也就是lncRNA。


…华丽丽的分割线…


李莫愁博士:我估计好多人不会来看这个帖子呢,因为太长了,但这是一个LncRNA确认的基本步骤。最实际的,就比如通过二代测序后获得有差异的,可能不能编码蛋白的RNA,那要用什么来验证呢?这篇Cell告诉我们要用ORF和CSF来验证是否是LncRNA。


其实验证ORF之前,其实还有一个问题大家可能也不会去注意,那就是Kozak序列,Kozak序列是核糖体结合位点,没有这个,其实再怎么样的阅读框也没办法翻译成蛋白。然而有一些LncRNA是具有翻译短肽功能的,还有一些假基因,这就很难用这样的方法来确认了。好了,今天就策到这里吧。


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