技术支持
Support
靠转录组测序发文章?不不不,我说的是互作转录组测序
2019-05-25

互作转录组(Dual RNA-seq)则不需要分离物种,直接采样并提取样本中所有的RNA,构建一个转录组文库,便能同时对2个(或多个)物种进行测序和分析,同时研究两个或多个相互作用的物种的转录表达情况。这年头,靠转录组发文章是越来越难了,不过可以试试互作转录组哦~ 我们以两篇文献为例,看看如何运用互作转录组。

 

互作转录组案例:沙门氏菌感染HeLa细胞过程中非编码RNA的调控作用

为了研究细菌感染细胞后两者的相互作用,作者使用带绿色荧光标记的沙门氏菌(Salmonella)感染HeLa细胞,利用绿色荧光分离感染的细胞。然后分别对未感染细胞和感染后2~24小时的细胞通过rRNA去除的方法构建RNA文库并进行Dual RNA-seq,同时研究感染过程中两个物种的mRNA和非编码RNA变化。实验流程和比对参考基因组结果如下:

 细菌感染仅2个小时,沙门氏菌的基因表达就发生了巨大的变化,有些基因的表达量变化甚至达到了数十倍之多,比如MgrR被激活,而InvR、DapZ被抑制。在这些变化的基因中,作者锁定了small RNA——PinT,在细菌感染宿主细胞的最初4个小时,PinT的表达量上调最为显著,在感染过程中增加了近100倍。

PinT受到基因PhoP的调控,PinT可影响宿主的转录模式,调控自身毒力相关基因SPI-1下调、存活相关基因SPI-2上调,而SPI-2可以调控宿主JAK–STAT信号通路上调。

 

互作转录组案例:Dual RNA-seq分析病菌感染小鼠过程中转录组变化

上一个案例使用病菌侵染培养的细胞,虽然可以用于研究侵染过程的基因表达情况,但是这与侵染过程的真实情况仍有差距,因为宿主通常是具有免疫系统的个体,培养细胞模型并没有考虑宿主的免疫应答反应。

为了克服这个缺陷,德国赫尔姆霍兹感染研究中心的Petra Dersch教授建立了基于组织的互作转录组测序(Tissue Dual RNA-seq)分析方法,使用假结核耶尔森菌(Yersinia pseudotuberculosis)侵染小鼠肠道,分析了侵染过程中小鼠肠淋巴细胞和假结核耶尔森菌的基因表达的变化。

小鼠被侵染3天后,分离肠道集合淋巴结,提取RNA建库测序。结果发现小鼠的大量基因表达量发生了上调或下调,如IL-17、IL-6、IFN-γ,变化的基因富集到炎症反应、急性反应、凝血激活相关的途径。免疫系统的应答主要是中性粒细胞大规模招募和激活TH17/TH1参与的适应性免疫应答。 

这一研究从真实的侵染过程入手,揭示了假结核耶尔森菌侵染肠淋巴细胞的动态过程,还部分解析了侵染的机理以及侵染过程中假结核耶尔森菌与肠淋巴细胞的基因表达互动。

 

参考文献

[1] Wolf T, Kämmer P, Brunke S, et al. Two's company: studying interspecies relationships with dual RNA-seq[J]. Current Opinion in Microbiology, 2017, 42:7.

[2] Westermann A J, Förstner K U,Amman F, et al. Dual RNA-seq unveils noncoding RNA functions in host-pathogen interactions.[J]. Nature, 2016, 529(7587):496-501.

[3] Nuss A M, Beckstette M, Pimenova M, et al. Tissue dual RNA-seq allows fast discovery of infection-specific functions and riboregulators shaping host-pathogen transcriptomes[J]. Proc NatlAcad Sci U S A, 2017, 114(5):E791.

 

其实,互作转录组不光是在抗病或致病机理研究方面有很好的应用,在药物开发、农业病害研究和防治、物种进化等领域同样具有广泛的应用前景哦。更多互作转录组信息:互作转录组测序