Affymetrix mRNA表达谱芯片检测
简介
Affymetrix公司基因表达谱芯片覆盖物种广泛,在真核生物表达谱检测芯片方面产品种类最为齐全。Affymetrix表达谱芯片采用短探针(通常25mer长度),多位点设计(对一个基因转录本,设计多个探针,综合起来评价检测信号。
探针设计
对于大部分表达谱检测芯片,采用PM-MM探针方案采集错配探针信号,进行检测背景校正。按照探针设计选择区域主要分为以下三个大类:
3’端表达谱芯片(3’ Expression Arrays):主要针对基因3’末端上游约600bp的序列设计约11组PM-MM探针,这些探针检测到的信号值与靶标序列的表达水平存在线性关系。这类芯片包括人U133 plus2.0;小鼠430 2.0;大鼠230 2.0等多个物种的经典产品。
全转录组分析芯片:采用随机引物法扩增靶标序列,因此其探针设计区域无需局限于3’末端,对于原核生物针对开放读码框来设计探针,对于真核生物针对基因的外显子设计探针,因此可以用于全转录本表达谱和可变剪接的分析。这类芯片包括外显子芯片(Exon 1.0 ST,ST是”Sense Target”的缩写,表示检测正义链核酸)和基因芯片(Gene 1.0 ST),目前已经推出的Exon 1.0 ST和Gene 1.0 ST芯片包括人、小鼠、大鼠三个物种,Gene 1.0 ST是Exon 1.0 ST简化版本,着重于注释完善的基因组区域,Exon 1.0 ST还包括预测性外显子序列。
Tiling芯片(Tiling Array):根据基因组DNA序列设计探针,如人Tiling芯片,每35bp设计一个25mer探针,间隔10bp。主要用于全转录组分析;转录因子结合位点分析;染色体复制起始位置分析等检测目的。
下图为三种芯片探针设计选择区域示意图:
检测原理
对Exon/Gene芯片和3'表达谱芯片,Affymetrix采用不同的检测流程,图示如下:
技术特点
我们以人类基因表达检测的3种常用芯片为例说明各自技术特点,见下表:
分类 | 芯片种类 | 检测特点 | 参数描述 |
3’端表达谱芯片 | Human U133 Plus 2.0 | 已被广泛使用,并有大量发表的文献,易于比较分析 | ~47,000个转录本,11对探针/转录本,检测方法基于3’端扩增原理,芯片检测反义链 |
全转录组芯片 | HumanGene 1.0 ST | 更敏感和准确的分析结果,可以做到一个基因一个信号值,数据库相比3‘端表达谱更新 | 针对从RefSeq、Ensembl以及GenBank假定完成转录本编码序列库中针对功能清楚的28,869个基因,平均25探针/基因,检测方法随机引物扩增全转录本,芯片检测正义链 |
HumanExon 1.0 ST | 可同时进行基因水平和外显子水平的检测,更精确的检测基因表达,还可以获得选择性剪接信息 | 检测约1百万个外显子,4探针/外显子(约10%外显子由于长度等原因,探针少于4个),检测方法随机引物扩增全转录本,芯片检测正义链 |
产品列表
物种 | 芯片类型 | 产品编号 | 产品名称 | 基因/转录本数量 |
人(Homo sapiens) | 3’端表达谱 | AFF-900470 | 人基因组U133 +2.0芯片 | 38,500 个基因/ 47,000个转录本 |
外显子Exon 1.0 ST | AFF-900649 | 人Exon 1.0ST芯片 | >1 million外显子 | |
全转录本Gene 1.0 ST | AFF-901085 | 人Gene 1.0ST芯片 | 28,869 个基因 | |
小鼠(Mus musculus) | 3’端表达谱 | AFF-900495 | 小鼠基因组430 2.0芯片 | 34,000个基因 / 39,000个转录本 |
外显子Exon 1.0 ST | AFF-900817 | 小鼠Exon 1.0ST芯片 | ~1 million外显子 | |
全转录本Gene 1.0 ST | AFF-901168 | 小鼠Gene1.0ST芯片 | 28,853个基因 | |
大鼠(Rattus norvegicus) | 3’端表达谱 | AFF-900505 | 大鼠基因组230 2.0芯片 | 28,000个基因 / 30,000个转录本 |
外显子Exon 1.0 ST | AFF-900820 | 大鼠Exon 1.0ST芯片 | 850,000外显子 | |
全转录本Gene 1.0 ST | AFF-901172 | 大鼠Gene 1.0ST芯片 | 27,342 个基因 | |
恒河猴(Macaca mulatta) | 3’端表达谱 | AFF-900655 | 恒河猴基因组芯片 | 47,000 个转录本 |
狗(Canis familiaris) | 3’端表达谱 | AFF-900725 | 狗基因组芯片 | 20,000预测基因和18,000家犬转录本 |
猪(Sus scrofa) | 3’端表达谱 | AFF-900623 | 猪基因组芯片 | 20,201个基因 / 23,256个转录本 |
牛(Bos taurus) | 3’端表达谱 | AFF-900561 | 牛基因组芯片 | 23,000个转录本 |
鸡(Gallus gallus) | 3’端表达谱 | AFF-900590 | 鸡基因组芯片 | 28,000个基因 /32,773个鸡转录本和684个鸟类病毒转录本 |
斑马鱼(Danio rerio) | 3’端表达谱 | AFF-900487 | 斑马鱼基因组芯片 | ~14,900个转录本 |
非洲爪蟾(Xenopus laevis) | 3’端表达谱 | AFF-901214 | 非洲爪蟾基因组2.0芯片 | 29,900 个转录本 |
热带爪蟾(Xenopus tropicalis) | 3’端表达谱 | AFF-901100 | 热带爪蟾基因组芯片 | 51,000 个转录本 |
果蝇(Drosophila melanogaster) | 3’端表达谱 | AFF-900531 | 果蝇基因组2.0芯片 | ~18,500 个转录本 |
疟原虫/疟蚊(Plasmodium falciparum-Anopheles gambiae) | 3’端表达谱 | AFF-900511 | 疟原虫/疟蚊基因组芯片 | 4,300 个疟原虫转录本/14,900个疟蚊转录本 |
秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans) | 3’端表达谱 | AFF-900383 | 线虫基因组芯片 | 22,500 个转录本 |
拟南芥(Arabidopsis thaliana) | 3’端表达谱 | AFF-900385 | 拟南芥ATH1基因组芯片 | 24,000 个基因 |
水稻(Oryza sativa) | 3’端表达谱 | AFF-900599 | 水稻基因组芯片 | 48,564个 Japonica转录本;1,260个 Indica 转录本 |
小麦(Triticum aestivum) | 3’端表达谱 | AFF-900558 | 小麦基因组芯片 | 55,052 个转录本 |
玉米(Zea mays) | 3’端表达谱 | AFF-900614 | 玉米基因组芯片 | 13,339个基因;100种玉米品系的14,850个转录本 |
苜蓿(M. truncatula/ M. sativa/S. meliloti) | 3’端表达谱 | AFF-900734 | 苜蓿基因组芯片 | 48,116 (M. truncatula) / 1,850 (M. sativa) / 8,226 (S. meliloti)个转录本 |
白杨(Populus sp.) | 3’端表达谱 | AFF-900728 | 白杨基因组芯片 | ~56,000 转录本及预测基因 |
柑橘(Citrus sinensis) | 3’端表达谱 | AFF-900731 | 柑橘基因组芯片 | 30,171个基因和33,879个转录本 |
大豆(Glycine max) | 3’端表达谱 | AFF-900525 | 大豆基因组芯片 | 37,500 (大豆) /15,800 (大豆疫霉菌)/7,500 (大豆孢囊线虫)个转录本 |
大麦(Hordeum vulgare) | 3’端表达谱 | AFF-900515 | 大麦基因组芯片 | 400,000 EST |
甘蔗(Saccharum officinarum) | 3’端表达谱 | AFF-900626 | 甘蔗基因组芯片 | 6,024个基因 |
番茄(Lycopersicon esculentum) | 3’端表达谱 | AFF-900737 | 番茄基因组芯片 | 9,200 个转录本 |
棉花(Gossypium spp.) | 3’端表达谱 | AFF-901000 | 棉花基因组芯片 | 21,854 个转录本 |
酿酒葡萄(Vitis vinifera) | 3’端表达谱 | AFF-900509 | 酿酒葡萄表达谱芯片 | 14,000 V. vinifera个转录本;1,700个其他葡萄属转录本 |
大肠杆菌(Escherichia coli) | 3’端表达谱 | AFF-900550 | 大肠杆菌基因组 2.0 芯片 | 20,366 个基因 |
酵母(Saccharomyces cerevisiae/ Schizosaccharomyces pombe) | 3’端表达谱 | AFF-900553 | 酵母基因组 2.0 芯片 | 5,841 (酿酒酵母) 和5,031 (裂殖酵母)个转录本 |
金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus) | 3’端表达谱 | AFF-900514 | 金黄色葡萄球菌基因组芯片 | 3,300 ORF和 4,800 基因间区序列 |
枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) | 3’端表达谱 | AFF-900513 | 枯草芽孢杆菌基因组芯片 | 5,000个基因 |
绿脓杆菌(Pseudomonas aeruginosa) | 3’端表达谱 | AFF-900339 | 绿脓杆菌基因组芯片 | 5,549 ORFs |