• tiRNA&tRFs测序技术

     

     

     

    技术简介:

     

     tRNA衍生的小RNA(tsRNA),包括tRF和tiRNA,是一类来源于成熟tRNA或前体tRNA加工过程的小RNA。tRF和tiRNA能够通过与蛋白质或mRNA发生多种机制的相互作用,在翻译抑制、基因表达调控、细胞周期进程、以及染色质和表观遗传修饰等方面发挥重要的生物学功能。tiRNA&tRFs测序技术的建立与应用,对于深入理解tRFs和tiRNAs的生物学作用具有关键意义。

     

    相关产品:

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    Ribo-seq

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    tiRNA&tRFs的分类

    tiRNA和tRFs来源于成熟tRNA或前体tRNA(pre-tRNA),根据它们的生成位置和长度,tRFs和tiRNA被分为以下几类:

    1)tRFs (长度约14-30 nt) tRFs类似于miRNA的长度,并拥有5'-磷酸和3'-羟基末端,主要分为5个亚类:

    tRF-5:来源于成熟tRNA的5'端。

    tRF-3:来源于成熟tRNA的3'端,其尾部包含特征性的“CCA”序列。

    tRF-1 (3'U-tRF):来源于前体tRNA的3'UTR序列,由RNase Z切割产生,其3'端具有poly-U特征序列。

    tRF-2:来源于成熟tRNA的反密码子环区域,通常在缺氧条件下产生,不具备典型的5'和3'末端结构。

    i-tRF:来源于成熟tRNA的内部区域(既非5'端也非3'端)。

     

    2)tiRNA (长度约31-40 nt) tiRNA是tRNA的“半分子”,根据切割后产生的片段来自哪一端,分为:

    5'-tiRNA:源自tRNA 5'端的半分子。

    3'-tiRNA:源自tRNA 3'端的半分子。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    图1 tiRNA&tRFs的分类

     

    tiRNA&tRFs的功能

    tiRNA和tRFs并非无功能的降解碎片,而是具有重要生物学功能的调控分子。它们能够通过与蛋白质或mRNA发生相互作用,在翻译抑制、基因表达调控、细胞周期进程以及表观遗传修饰等多个层面发挥关键作用。

    在癌症领域,tiRNA和tRFs扮演着双重角色:既可作为癌基因促进肿瘤发展,也可作为抑癌基因抑制癌症进程。其作用机制主要通过调控PI3K/AKT、MAPK、Wnt/β-catenin等关键信号通路,影响肿瘤细胞的增殖、凋亡、迁移和侵袭等恶性表型。

    此外,tiRNA和tRFs在多种癌症(如乳腺癌、肺癌、胃癌、卵巢癌、胰腺癌、结直肠癌等)中表现出特征性的表达模式。具体而言:在肺癌、胃癌和结直肠癌中,多个特定tRFs表达下调,起到抑制肿瘤生长的作用;而在乳腺癌和胰腺癌中,某些片段则高表达并促进癌症进展。这些表达特征与肿瘤大小、转移、复发风险及患者生存期密切相关,使其成为极具潜力的诊断生物标志物和预后指标。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    tiRNA&tRFs在多种癌症中的特征表达


     

     

    实验原理

    实验流程如下: RNA提取后用AlkB酶在37°C处理100分钟,去除N3-甲基胞嘧啶(m3C)、N1-甲基胞嘧啶(m1C)、N1-甲基鸟苷(m1G)等甲基化修饰。处理后的RNA依次加上3’和5’接头,逆转录为cDNA,然后进行PCR扩增。扩增后的文库通过片段筛选富集tiRNAs&tRFs长度范围内的产物,然后在测序仪上进行测序。

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    图3 tiRNA&tRFs测序实验流程图

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     案例1:FERONIA-YUELAO模块通过调节拟南芥中tRNA片段的丰度参与翻译调控

    原文:The FERONIA-YUELAO module participates in translational control by modulating the abundance of tRNA fragments in Arabidopsis

    发表时间:2023年11月16日

    发表期刊:Developmental Cell

    影响因子:8.7

    发表单位:湖南大学

     

    tRNA片段(tRFs)在基因表达调控中具有重要作用,但其在植物中的丰度调控机制及相关功能仍不明确。拟南芥受体激酶FERONIA(FER)作为一种关键信号蛋白,已知参与包括生长、应激响应和RNA代谢在内的多种细胞过程。尽管此前研究发现FER突变体(fer-4)表现出翻译抑制现象,然而其背后的分子机制尚未阐明。 云序用户湖南大学生物学院于峰教授课题组通过tiRNA&tRFs测序对比野生型(WT)和fer-4突变体拟南芥幼苗,发现FER能够调控特定5′ tRFs的丰度。fer-4突变体中某些5′ tRFs的积累水平显著升高。这些tRFs主要来源于tRNA的5′末端,且其生成过程可能与Dicer核酸酶的参与有关。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    图1 FER介导的5' tRFs的丰度调节

     

    案例2:tRF-3a-Pro:一种转移 RNA 衍生的小 RNA 作为诊断乙型肝炎病毒相关肝细胞癌的新型生物标志物

    原文:tRF-3a-Pro: A Transfer RNA-Derived Small RNA as a Novel Biomarker for Diagnosis of Hepatitis B Virus Related Hepatocellular Carcinoma

    发表时间:2025年2月24日

    发表期刊:Cell Proliferation

    影响因子:5.6

    发表单位:复旦大学附属中山医院

     

    肝细胞癌(HCC)是消化系统中最具挑战性的恶性肿瘤之一。筛选新的生物标志物和治疗靶点是改善HCC预后的一种有前途的策略。为了解HBV相关HCC肿瘤和肿瘤旁组织的表达谱,云序用户复旦大学附属中山医院朱长锋课题组对5对组织进行tiRNA&tRFs测序。总共获得了394个差异tsRNA,与旁肿瘤组织相比,HCC组织中共有26个tsRNA上调,30个tsRNA下调。从测序结果中获得的tsRNA亚型比例最高的是tRF-3a,其次是tiRNA-5。在表达差异显著的tsRNA中,tRF-3a是HCC组织中上调最多的tsRNA亚型,tiRNA-5是下调最多的tsRNA亚型,表明tRF-3a可能是一种潜在的促肿瘤tsRNA亚型。此外,上调的tsRNA主要来源于缬氨酸tRNA,下调的tsRNA主要来源于甘氨酸tRNA。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    图2 tsRNAs在HCC肿瘤和肿瘤旁组织中的表达谱

  • 云序技术优势:

    突破修饰障碍:

    云序生物针对tRFs&tiRNAs丰富的碱基修饰及末端修饰,开发了专门的去甲基化处理与末端修饰处理方案,攻克了RNA修饰带来的测序障碍,确保研究结果的全面性和可靠性。

    高检测效率:

    云序生物采用优化的建库流程,在总RNA的基础上直接进行加接头建库,减少实验误差,提高检测效率。

    系统性服务:

    系统性提供tRNA测序、tiRNA&tRFs测序、tRNA修饰类测序等tRNA相关产品服务。

    一站式服务:

    云序生物具有专业的生物信息学团队,提供一站式解决方案,为您完成从分类、定量到高级分析的全程服务,满足各类深入数据分析要求。

     

    数据分析(仅供展示  详见demo报告)

    一.分析项目

    1.原始数据质控(去接头,去低质量reads),数据产出统计;

    2.tRF&tiRNA识别;

    3.tRF&tiRNA表达分析;

    4.差异tRF&tiRNA表达分析;

    5.差异表达tRF&tiRNA靶基因预测;

    6.差异表达tRF&tiRNA结合位点预测;

    7.tRF&tiRNA靶基因网络图;

    8.tRF&tiRNA靶基因GO功能分析;

    9.tRF&tiRNA靶基因KEGG通路分析;

    10.聚类图;

    11.散点图;

    12.火山图;

    13. tRF&tiRNA比例统计;

    14.按照客户要求对测序数据进行个性化分析。

     

     

    二.部分数据分析结果示例

    1.tRF&tiRNA靶基因网络图

    根据预测得到的tRF&tiRNA靶基因,选取每个tRF&tiRNA前10个靶基因,利用cytoscape软件绘制tRF&tiRNA-gene网络图。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    2.tRF&tiRNA靶基因的GO和Pathway通路分析

    GO分析:GO为注释基因、基因产物和序列开发了一套结构化的、受控词汇表。云序生物对差异tRF&tiRNA的靶基因进行GO功能分析,以注释并推测可能参与的功能。

    Pathway分析:KEGG PATHWAY是将基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学中的分子数据集映射到KEGG通路图上,以进行这些分子的生物学功能解释的过程。云序生物对差异tRF&tiRNA的靶基因进行通路分析,以注释并推测可能参与的通路。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    3.聚类图

    分层聚类揭示了每个样本中不同的tRF&tiRNA表达谱,可以用于衡量样本或tRF&tiRNA表达之间的相似性。通常来讲,同组的样品能够聚在一个分枝中。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    4.火山图

    快速直观地识别那些变化幅度较大且具有统计学意义的tRF&tiRNA,同时显示上下调差异tRF&tiRNA的变化倍数和差异的显著程度。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    5.tRF&tiRNA比例统计

    不同种类tRF&tiRNA的产生及作用机制存在差异,了解不同种类tRF&tiRNA的表达情况对于后续研究具有很好的指引作用。 .

  • 样本要求 :

     

    样品类型: 

     血清、血浆、细胞、组织、总RNA、其他类型请电询。

    样品量:

    a) 细胞:> 2×10^6

    b) 组织:> 50 mg

    c) 全血> 2 ml (推荐用紫色盖EDTA抗凝采血管,不可用绿色盖肝素抗凝管)

    d) RNA:总量 > 2 µg,浓度 > 50 ng/µL

    样品运输与保存:

    样品运输:样品置于1.5 mL管或冻存管中,封口膜封好,干冰运输。

    样品保存:

    a)细胞样品或新鲜组织块可用TRIZOL或RNA保护剂处理,液氮速冻后-80℃保存;

    b)全血样品采集后,转移至冻存管中,-80℃保存,避免反复冻融;

    c)RNA样品可溶于RNA-free的无菌水中,-80℃保存,避免反复冻融。

    注:具体请联系销售或后台工作人员,查看《云序生物样品采集保存及运输指南》。

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