前沿|circRNA ONT長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序

研究方法

將總?cè)嘶蛐∈竽X組織RNA進(jìn)行DNA酶處理并去除rRNA，然后用RNase R處理以消化線(xiàn)性RNA。為了進(jìn)一步富集circRNA，將剩余的線(xiàn)性RNA多聚腺苷酸化（poly A tailing）并使用poly（A）純化磁珠去除帶polyA尾的RNA分子。收集富含circRNA的上清液并將其片段化（溫和水解切口）以使circRNA線(xiàn)性化。從3’末端除去磷酸基團(tuán)并在線(xiàn)性化RNA的5’末端添加磷酸基團(tuán)后，對(duì)獲得的RNA庫(kù)進(jìn)行多聚腺苷酸化，以與ONT測(cè)序方案一致。接下來(lái)進(jìn)行ONT全長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄組建庫(kù)。

1、ONT circRNA測(cè)序方法

只有一小部分RNA是環(huán)狀的（例如，小鼠神經(jīng)系統(tǒng)中去rRNA的RNA庫(kù)中僅占約0.1％）。作者采用上述方法進(jìn)行circRNA-ONT測(cè)序，由于有些線(xiàn)性RNA分子對(duì)RNase R具有抗性，故而此方法比普通的去線(xiàn)性circRNA建庫(kù)多了一步：將剩余的線(xiàn)性RNA多聚腺苷酸化（poly A tailing）并使用poly（A）純化磁珠去除帶polyA尾的RNA分子。結(jié)果表明，該步驟使circRNA強(qiáng)烈富集。

2、circRNA nanopore測(cè)序數(shù)據(jù)產(chǎn)出

人和小鼠circRNA文庫(kù)的納米孔測(cè)序分別產(chǎn)生0.67M和1.06M reads，其中3.2％和3.3％跨越circRNA BSJ（Back splice junction）位點(diǎn)。人和小鼠中分別鑒定到7,834和10,975個(gè)circRNA，其中1,319個(gè)在人和鼠中保守的circRNA。在最高表達(dá)和保守的circRNA中，發(fā)現(xiàn)眾所周知的腦circRNA，例如circRims1、circRims2、circHipk3、circCdyl和circZfp609。整個(gè)數(shù)據(jù)集中，分別來(lái)自人和小鼠的2,945和7,052個(gè)circRNA先前未在circBase中注釋。

兩個(gè)高豐度circRNA：Hipk3和Zfp609（具有可變3’剪接位點(diǎn)的新型外顯子）的外顯子分布圖分別顯示在下圖：

3、長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序全面繪制circRNA外顯子-內(nèi)含子組成

將所有小鼠和人跨越BSJ reads與各自的參考基因組比對(duì)，并定量比對(duì)到外顯子或內(nèi)含子區(qū)域的堿基對(duì)的數(shù)量。為了將分析集中于更豐富的circRNA中的內(nèi)含子保留和其他可變剪接事件，僅進(jìn)一步研究了具有10個(gè)或更多BSJ reads并具有高于3％的平均內(nèi)含子百分比的circRNA。作者發(fā)現(xiàn)3個(gè)人和4個(gè)小鼠circRNA具有內(nèi)含子保留，而39和57個(gè)circRNA包含分別在人和小鼠的RefSeq中未注釋的外顯子序列。CAMSAP1 是circRNA內(nèi)含子保留實(shí)例，其僅發(fā)生在人RNA中；LPXN circRNA是僅在人中表達(dá)的circRNA。

可選擇性外顯子使用是人和小鼠circRNA中的普遍現(xiàn)象，circRNA的可變剪接模式通常在小鼠和人之間共享。circRNAs中使用的大多數(shù)外顯子都在RefSeq中注釋?zhuān)档米⒁獾氖?，人和小鼠表達(dá)良好的外顯子（>5 reads）中1.9％（73個(gè)外顯子）和2.1％（96個(gè)外顯子）分別是新的、以前未在RefSeq中注釋過(guò)。僅觀察可變剪接的外顯子，人和小鼠中新外顯子的百分比分別增加到8.7％（21個(gè)外顯子）和6.8％（12個(gè)外顯子）。對(duì)于人circPPP6R2和circRBM23以及小鼠circBrsk2和circNrxn1（下圖A-D）顯示了廣泛的可變剪接事件實(shí)例，其中circPPP6R2為包含未注釋外顯子的circRNA的實(shí)例。

4、circRNA新外顯子使用進(jìn)一步分析

將circRNA根據(jù)新外顯子使用分類(lèi)為“隱蔽的circRNA外顯子”（與注釋的外顯子共享5’或3’剪接位點(diǎn)）或“獨(dú)特的circRNA外顯子”（全新的外顯子）。人類(lèi)2,393個(gè)外顯子中的91個(gè)和小鼠中2,487個(gè)外顯子中的82個(gè)是獨(dú)特的circRNA外顯子，140和163個(gè)分別是隱蔽的circRNA外顯子。（所有單外顯子circRNA都被排除在該分析之外，因?yàn)樵趩蝹€(gè)read中需要完全覆蓋檢測(cè)到的外顯子，這對(duì)于單個(gè)外顯子circRNA而言在技術(shù)上是不可能的。）作者發(fā)現(xiàn)大多數(shù)獨(dú)特的circRNA外顯子在40-200bp范圍內(nèi)，但也經(jīng)常觀察到3-6bp的非常短的外顯子（微外顯子）組。有趣的是，大多數(shù)circRNA特異性外顯子導(dǎo)致移碼突變或終止密碼子獲得，可能解釋了它們?cè)诰€(xiàn)性mRNA翻譯中缺失，因此受到無(wú)義介導(dǎo)降解。

小結(jié)

納米孔測(cè)序技術(shù)提供了一種快速可靠的方法來(lái)繪制circRNA的特定外顯子組成。