肿瘤组织中circRNA的研究

 

  居里夫妇在矿渣中发现并提炼出了新的放射性元素--镭,分子生物学者也从转录组测序的“垃圾”中挖掘到circRNA这个宝藏。与以往发现的其他类型RNA不同,circRNA以一种让人意想不到的闭合环状出现在研究者的视野中,迅速开启了一个研究热门,成为了各大学术杂志的常客。今天的主角依旧是circRNA,复旦大学附属肿瘤医院依托上海烈冰NovelBrain生物信息云计算平台,从多种健康组织和癌症组织中鉴定到了大量环状RNA,并对其中的circHIPK3进行了深入的研究,以详实的分析与实验证明了circHIPK3可能的miRNA sponge功能。这项研究的丰硕成果于2016-4-6以Circular RNA profiling reveals an abundant circHIPK3 that regulates cell growth by sponging multiple miRNAs为题在线发表于国际顶级期刊《Nature Communications》。

  这篇文章的数据分析是在烈冰生信团队精心打造出来的NovelBrain云计算平台上完成的。这也是烈冰NovelBrain云计算平台从幕后走到台前,第一次出现在国际期刊,正式地为卓越的研究工作提供坚实的技术支撑,迈出了具有里程碑意义的第一步。


       NovelBrain生物信息云平台实现了高通量测序数据分析的流程化、自动化。此文的数据分析就是基于平台中circRNA分析流程。研究者利用去核糖体建库的方式构建高通量测序文库,再在illumina Hiseq高通量测序平台进行RNA-seq。利用NovelBrain circRNA鉴定和注释模块,研究者从RNA-seq的序列中一共鉴定到了27296条circRNA,通过与数据库中已有的circRNA比对,研究者注释了8225条新circRNA。

对鉴定到的circRNA进行统计描述

(a) circRNA的数目和back-spliced片段(环状的接缝序列)(b) circRNA的基因组位置注释(c) 外显子-circRNA的长度分布 (d) 健康组织中的circRNA组织特异性表达热图 (e) 小提琴图揭示癌症组织比健康组织的circRNA相对丰度 (f) 仅在健康组织或癌症组织中的circRNA数目。



(a) 由一个基因剪接产生的circRNA数目分布(5,956 host 基因剪接产生20,530 条circRNA)。 (b) 来自同一个基因位置circRNA中表达丰度最高的与其他circRNA的丰度比较箱图。(c) 不同剪接模式产生的不同circRNA模式图。(d) 三维图显示高丰度的circRNA的表达丰度。circHIPK3标成蓝色。


circHIPK3的host基因HIPK3的基因结构图,示意circHIPK3两侧的Alu原件。通过targetscan预测circHIPK3可能的靶向miRNA。


       对于数据分析得到的结果,研究者通过qPCR、RNA-FISH、northern blot、sanger测序等实验手段验证了circRNA确实是存在的。然后通过Luciferase分析和miRNApull down实验以及对circHIPK3的过表达和knock down之后circHIPK3、其host基因HIPK3以及miR-124的表达量变化,验证了circHIPK3通过结合miR-124发挥miRNA sponge的功能。


       烈冰生物Novelbio高性能云计算平台(NovelBrain®)采用Hadoop分布式计算架构,并与百度达成战略合作,在125台私有云服务器基础上,公有云服务器数量无上限,能有效支撑生命科学研究、医疗健康等领域对大数据分析的需求。2011年起,烈冰科技陆续投入近三千万进军云计算领域,率先自主搭建了云端分布式计算及存储系统,并构建了基于自主研发算法的大数据分析平台及数据库,不仅可以高效提供标准流程化的生物信息分析,还可根据不同项目提供定制化的深度数据挖掘服务。结合自主研发的ERP企业信息管理系统,达到管理智能化,各流程质量控制及样本管理智能化,确保了高质量、高效率的服务。

  文章链接:
http://www.novelbio.com/news_more.asp?id=411

 

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