【摘要】：大規(guī)模的基因組和轉錄組學分析表明,超過90%的人類基因組序列是可以轉錄的,然而只有2%的基因組序列能夠編碼成蛋白質,其余的都是非編碼RNA。全基因組測序技術的快速發(fā)展,產生了大量的新轉錄本,其中大部分是長鏈非編碼RNA(lncRNA)。研究表明,lncRNA在劑量補償效應、表觀遺傳調控、細胞周期調控和細胞分化調控等眾多生命活動中發(fā)揮重要作用,很多人類復雜疾病的發(fā)生發(fā)展與lncRNA的功能異常密切相關,如癌癥、神經退行性疾病、心血管疾病、糖尿病等。傳統(tǒng)的lncRNA高通量測序,需要從大量細胞中獲取足夠多的RNA,因此測序結果是這些細胞“整體”的表征。然而,由于細胞異質性,相同表型的細胞的遺傳信息可能存在顯著性差異,很多低豐度的lncRNA會在整體表征中丟失。為了彌補傳統(tǒng)高通量測序的局限性,單細胞測序技術應運而生,使得從單個細胞水平研究lncRNA的表達成為可能。本論文深入探究了lncRNA的功能及其在單細胞聚類分析中的作用,主要分為以下三個方面的內容。首先,為了深入理解lncRNA的功能及其可能的調控機制,本論文搜集了所有已發(fā)表的lncRNA論文和高通量測序數(shù)據(jù)集,構建了LncRNA2Target數(shù)據(jù)庫,提供了人和小鼠全面的低通量實驗驗證和高通量測序數(shù)據(jù)分析獲得的lncRNA-靶基因關系。接著,為了研究lncRNA的細胞異質性,探索基于lncRNA表達的細胞聚類方法,本文選擇已知細胞類型的單細胞轉錄組測序數(shù)據(jù)作為測試,發(fā)現(xiàn)基于lncRNA表達的單細胞聚類方法相比于基于mRNA表達的聚類方法表現(xiàn)的更為優(yōu)秀,暗示了lncRNA存在顯著的細胞異質性,這種異質性可以用于細胞類型的區(qū)分。最后,基于lncRNA區(qū)分不同細胞類型的優(yōu)勢,本論文進一步將lncRNA的聚類方法用在乳腺癌單細胞研究中,通過lncRNA的異質性,將乳腺癌細胞聚類成了7個細胞亞型,進一步分析不同細胞亞型間差異表達的lncRNA,結合LncRNA2Target數(shù)據(jù)庫收錄的lncRNA-靶基因信息,揭示了lncRNA在不同類型乳腺癌中的潛在調控的分子機制。本論文以長鏈非編碼RNA為研究對象,探索了lncRNA調控基因表達的機制,構建了完善的lncRNA-靶基因數(shù)據(jù)庫LncRNA2Target;結合單細胞測序數(shù)據(jù),進一步探索了lncRNA的細胞異質性及其在細胞聚類中的作用,發(fā)現(xiàn)lncRNA對不同類型的細胞具有較好的區(qū)分效果;結合乳腺癌單細胞數(shù)據(jù)分析,進一步探索了lncRNA在不同類型乳腺癌細胞中的異質性和潛在的調控機制。本論文的研究具有重要的理論意義和應用價值。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：R346
【圖文】：

PMEPA1 56937 -0.10073 -222.805394 5.59E-4 0.044734 down-regulatedTCIM 56892 -0.142886 -316.0521 3.52E-4 0.044734 down-regulatedPCDH15 65217 0.113591 251.252266 4.77E-4 0.044734 up-regulatedLINC01711 79160 -0.35042 -775.098996 1.08E-4 0.044734 down-regulated注：Genesymbol：NCBI 中的官方基因名稱；EntrezgeneID：NCBI 中的基因 ID；log2FC實驗組與對照組間表達量的比值,對其取以 2 為底的對數(shù)；Test statistic ：檢驗統(tǒng)計量；ue：檢驗 p 值；AdjustedPvalue：Bonferroni 校正后 p 值；Direction：基因表達上調或下調3.2 來自文獻檢索的低通量 lncRNA-靶基因關聯(lián)從超過 1500 篇研究中提取 lncRNA-靶基因關聯(lián)。每個關聯(lián)包含 18 個條目，種、lncRNA 名稱/ID/位置/正負鏈、進行過 lncRNA 敲除或過表達、實驗的細、疾病狀態(tài)、靶基因名稱/ID、lncRNA-靶基因關聯(lián)信息的支持證據(jù)和參考文獻體記錄結果可在 http://123.59.132.21/lncRNA2target/download.jsp 下載查看。提究者們使用 RT-qPCR、western blot、熒光素酶報告基因分析、免疫沉淀分析A pulldown 分析等低通量方法報告的 lncRNA-靶基因關聯(lián)，搜集了在人類 3 lncRNA 和 689 個靶基因之間，包含了 1465 個 lncRNA-靶基因的關聯(lián)，小鼠

圖 2-2 瀏覽 lncRNA-靶基因關聯(lián)的示意性工作流程圖種，之后在“Inputtype”選擇要輸入的類型，lncRNAentrez 基因 ID 或名稱、lncRNALocation 或者靶基因 entrez 基因 ID 或名稱。最后填寫要搜索的內容，圖中為CDKN1A（搜索靶基因）、HOTAIR（搜索 lncRNA）。搜索靶基因時，可以獲得以該基因為靶基因的 lncRNA，搜索結果中列出了lncRNA 的名稱、entrez 基因 ID 和參考文獻信息，點擊“showdetails”可以顯示來自文獻的 lncRNA 和靶基因之間的關聯(lián)的描述，以及該 lncRNA 的詳細信息（原始研究中使用的 lncRNA 名稱，NCBI 官方 lncRNA 名稱，其 entrez 和 Ensembl 基因ID，基因組位置，正負鏈，組織，細胞系，疾病狀態(tài)和參考文獻信息）。搜索 lncRNA 時，可以獲得該 lncRNA 的靶基因。搜索結果中列出了該靶基因研究的實驗類型，組織，細胞系，疾病狀態(tài)和參考文獻信息，同時列出了搜索的lncRNA 的基本信息（包括 NCBI 官方 lncRNA 名稱，其 entrez 和 Ensembl 基因 ID，基因組位置，正負鏈）。點擊靶基因名稱可以顯示來自文獻的 lncRNA 和靶基因之間的關聯(lián)的描述以及參考文獻信息。同時在搜索 lncRNA 時也支持使用基因組位置或 Ensembl 基因 ID 進行搜索。2.3.3.3 下載 LncRNA2Target 數(shù)據(jù)庫記錄

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本文編號：2726685