2020-5-08 21:53
摘要:
大鼠作为一个用于评价化学毒性和理解药物机制的模型,已被广泛使用。然而,它在各个器官或发育阶段的转录组尚未报道。本研究对11个器官和4个发育时期(幼年、青年、成年、老年)的320个样品进行RNA-seq。在AceView注释下,共得到40064个基因的表达谱,65167个转录本,31909个剪接异构体,2367个非编码RNAs。结果表明,器官特异性的、差异表达基因反映了已知的器官特异性的生物活性。大量的转录组数据具有器官特异性、年龄依赖性或性别特异性的差异表达模式。本文创建了一个基于网络的、开放的大鼠bodymap表达谱数据库,与其他广泛使用的数据库有交联,预计它将作为一个用于采用大鼠模型的生物医学研究的主要资源。
材料与方法:
材料:雌性和雄性Fischer 344大鼠。
取材方法:CO2窒息处死。取四个时期(2-week-old (幼年), 6-week-old (青年), 21-week-old (成年) and 104-week-old (老年))的肝,心,肾,脑,肺,腓肠肌,脾,胸腺,肾上腺,雌性子宫,雄性睾丸。每时期雌雄各4只。
测序策略和分析流程:
测序:Illumina HiSeq 2000;SE 50bp测序。共产生13.2G数据量。
分析:比对软件:TopHat2
拼接软件:cufflinks2
层次聚类分析:R package
研究结果:
1、大鼠转录组数据总览
每个样本约40M reads。11个不同组织(四个发育时期)的表达基因比例(A)和转录本比例(B)、unions是基因或转录本数量。
C、40064个基因的层次聚类分析。
D、主效(器官、年龄、性别、重复)的相对贡献的主方差分量分析(PVCA)。
2、器官特异性和性别特异性的基因
A、器官间相对基因表达比较。橙色:高表达;绿色:低表达。由内到外依次为:a、器官种类;b、11个器官各自比较;c-f、四个时期的DEGs。睾丸和肺普遍高表达,肝脏和肌肉普遍低表达。
B、器官特异性的基因表达谱及其GO富集通路。
C、发育相关基因在各器官中的表达及其GO富集通路。
D、性别特异性的基因聚类及其GO富集通路。
3、发育相关基因的表达模式
A、基于ANOVA、Bonferroni-corrected P-value r0.05 、四个发育时期的FCZ2 (or r0.5)确定差异表达基因。每一时期以比其较年轻时期作分子,U-上调、D-下调、M-不变。X轴-时间点,Y轴-褶皱变化。
B、每个时期发育相关基因占各器官基因比例。
4、性别特异的差异基因
X轴-雌性,Y轴-雄性。九个器官及四个发育时期。
多个基因在雌雄间存在显著差异,特别是肝脏、肌肉、肾脏。
仅在6周时,雌性中占优势的基因多。21周时,雌雄主要差异的是肝脏、肾脏。
5、各器官的剪接异构体及表达
B、剪接异构体数目及相应的基因数。
C、示例:器官特异性的转录变异体Dlg2的表达。Dlg2.b在肾上腺富集,Dlg2.e在大脑富集。
亮点分析:
本文创建了一个基于网络的、开放的大鼠bodymap表达谱数据库,与其他广泛使用的数据库有交联,预计它将作为一个用于采用大鼠模型的生物医学研究的主要资源。
参考文献:
A rat RNA-Seq transcriptomic BodyMap across 11 organs and 4 developmental stages.
NATURE COMMUNICATIONS. 2014, IF= 11.329
领域:基因/基因组/测序