原核转录组测序分析-基迪奥生物

微生物转录组测序技术是一种通过对单菌落微生物转录本进行测序，从而获得转录本结构信息和表达信息的单菌研究方法。微生物在特定生境或时期中会表现出基因表达差异性，以此应对环境变化。利用转录组测序技术，可以有效地对某一特定时空中的特定样本的转录本信息进行研究，从而找出关键功能基因，解答更多微生物功能谜题。

应用领域

1、基因表达量分析

2、差异基因鉴定

3、非编码RNA鉴定等

技术路线

分析内容

标准信息分析（需提供参考基因序列、参考基因组序列及基因注释结果）

1. 对原始数据进行去除接头、污染序列及低质量reads 的处理

2. 比对参考基因组或参考基因序列

3. 测序与比对评估（数据比对统计，测序饱和度分析，测序随机性的统计分析）

4. 基因表达统计（基因覆盖度，表达量，表达量丰度分布）

5. 新基因的转录本预测及注释（需有参考基因组）

6. 样本关系分析（主成分分析（PCA）、相关性系数热图、样本聚类图）

7. 差异表达基因分析（两个或两个以上样品）

7.1 差异表达基因筛选

7.2 差异基因散点图与火山图

7.3 差异基因表达模式聚类分析（热图）

7.4 差异基因GO功能显著性富集分析

7.5 差异基因Pathway显著性富集分析

高级分析（200bp链特异性建库，需要参考基因组）

1. 新转录本预测

2. 基因结构分析

3. 非转录区域（UTR）分析

4. sRNA分析

5. 反义转录本分析

样品要求/项目周期

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参考文献

[1] Song Z, Niu C, Wu H, Wei J, Zhang Y, Yue T. Transcriptomic Analysis of the Molecular Mechanisms Underlying the Antibacterial Activity of IONPs@pDA-Nisin Composites toward Alicyclobacillus acidoterrestris. ACS Appl Mater Interfaces. 2019;11(24):21874‐21886. doi:10.1021/acsami.9b02990

[2] Yan J, Yuan W, Liu J, et al. An integrated process ofchemical precipitation and sulfate reduction for treatment of flue gasdesulphurization wastewater from coal-fired power plant[J]. Journal of Cleaner Production, 2019, 228: 63-72.

Q1：原核转录组与真核转录组建库有什么区别？

A：真核生物mRNA有polyA尾巴，可用poly dT富集真核生物mRNA，另外真核生物的基因组通常比较大，一般只有正义链上有基因，所以真核生物采用polyA富集建库方式即可。而原核生物mRNA 没有 polyA 尾巴，需要用去核糖体RNA的方式富集mRNA。另外，原核生物基因组利用率较高，基因组中正负链上都存在较多基因，所以我们建库时需要区分原核生物的正负链信息，基迪奥原核生物的建库方式是去核糖体链特异性建库。

Q2：原核物种没有参考基因组，可以做无参转录组分析吗？

A：不建议做！因为原核生物的mRNA一般为多顺反子，直接拼接效果较差，对后续数据分析影响很大。

Q3：做原核生物与真核生物的互作转录组，该选何种建库方式？

A：为保证能够同时富集真核和原核生物的mRNA，且保证原核生物数据的可靠性，需要用去核糖体链特异性建库的方式进行建库。

发表期刊：ACS applied materials & interfaces

影响因子： IF=8.45

研究背景

Alicyclobacillus acidoterrestris（嗜酸耐热菌）可引起食品腐败，乳链菌肽（Nisin）是广泛使用的天然食品防腐剂，但长期使用导致了各类型腐败菌的耐药性。纳米材料因其在细菌表面的吸附性有很好的潜在价值，为解决腐败菌耐药性的难题，文章将乳链菌肽搭载在聚多巴胺包裹的纳米氧化铁上（IONPs@pDA-nisin），并进行了系统的形态表征、抗菌性能评估、抗菌机制探索等系列研究。

实验设计

不同温度、pH条件下，在腐败菌对数生长期添加IONPs@pDA-nisin，检测不同处理时长对应的腐败菌活性等特征，并采集处理30S（T1）、2min（T2）、5min（T3）和对照组（CK）的微生物样本，4组3个重复，共12个样本进行转录组测序分析。

研究结果

相对于对照组，各处理组DEGs数量分别为119，95，120。总体来看，有48DEGs与氮、磷代谢、三羧酸循环等能量代谢有关，暗示处理造成了细菌能量转化效率降低，营养物质利用受限；39DEGs与双组分调节系统（细菌响应环境刺激的信号传导系统）等膜转运系统有关（图1），暗示复合物引起的膜转运系统紊乱将会造成细菌体内环境失衡。

IONPs@pDA-nisin通过影响转录调控、能量代谢、膜转运、细胞壁合成等过程抑制细菌，但与其他复合物的分子机制不同，IONPs@pDA-nisin还抑制了耐药性关联的转录调控因子、细胞移动性、孢子萌发、核糖体功能（图2）。

图1 差异基因功能特征

图2 抗菌机制示意图

参考文献

Song Z, Niu C, Wu H, et al. Transcriptomic Analysis of the Molecular Mechanisms Underlying theAntibacterial Activity of IONPs@ pDA-Nisin Composites toward Alicyclobacillus acidoterrestris[J]. ACSapplied materials & interfaces, 2019.