選擇性多聚腺苷化的分析可視化平臺(tái)構(gòu)建的中期報(bào)告

選擇性多聚腺苷化的分析可視化平臺(tái)構(gòu)建的中期報(bào)告一、研究背景RNA修飾是指在RNA分子中加入化學(xué)基團(tuán)或是切除RNA分子中的堿基等行為，從而改變RNA分子的結(jié)構(gòu)和生物學(xué)功能等。隨著對(duì)RNA修飾在調(diào)控基因表達(dá)、維持基因組穩(wěn)定性等方面作用的研究深入，越來越多的RNA修飾種類被發(fā)現(xiàn)，如N6-methyladenosine(m6A)、N1-methyladenosine(m1A)等。其中，N6-甲基腺嘌呤(m6A)是人體內(nèi)最流行和研究較深入的RNA修飾形式之一，其在RNA降解、翻譯等過程中起著重要的調(diào)控作用。隨著高通量測(cè)序技術(shù)的應(yīng)用，RNA修飾分析逐漸成為熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。一種重要的RNA修飾分析方法是選擇性多聚腺苷化(RNA-seq)。該方法利用腺苷轉(zhuǎn)換酶將RNA分子末端加入一個(gè)大量腺苷酸，從而減少RNA降解等非特異性因素對(duì)RNA修飾的影響。目前，在不同組織或不同時(shí)期的細(xì)胞中，選擇性多聚腺苷化的RNA測(cè)序分析技術(shù)已被廣泛應(yīng)用，為研究RNA修飾與基因表達(dá)、疾病等方面的關(guān)系提供了重要支持。然而，目前仍需要完善選擇性多聚腺苷化的RNA測(cè)序分析平臺(tái)，加速RNA修飾在疾病診斷和治療等方面的應(yīng)用。本研究旨在構(gòu)建一個(gè)選擇性多聚腺苷化的RNA測(cè)序分析平臺(tái)，并提供多元化的分析可視化工具，為RNA修飾分析領(lǐng)域的進(jìn)一步研究提供支持。二、研究目標(biāo)本研究旨在完成以下目標(biāo)：1.通過選擇性多聚腺苷化的RNA測(cè)序分析技術(shù)，對(duì)各種樣本（組織、細(xì)胞等）進(jìn)行RNA修飾水平的分析，并結(jié)合基因表達(dá)數(shù)據(jù)探究其相互關(guān)系。2.構(gòu)建一個(gè)選擇性多聚腺苷化的RNA測(cè)序分析平臺(tái)，提供界面友好的分析流程，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。3.開發(fā)多元化的分析可視化工具，展示RNA修飾水平與基因表達(dá)、疾病等方面的相關(guān)結(jié)果。4.以不同生物系統(tǒng)的RNA修飾數(shù)據(jù)為例，利用本研究構(gòu)建的平臺(tái)進(jìn)行分析，并與已有分析平臺(tái)進(jìn)行對(duì)比和驗(yàn)證。三、研究內(nèi)容本研究主要包括以下幾方面內(nèi)容：1.數(shù)據(jù)預(yù)處理在數(shù)據(jù)預(yù)處理方面，我們將構(gòu)建數(shù)據(jù)處理流程，包括數(shù)據(jù)格式的標(biāo)準(zhǔn)化、質(zhì)量控制、去除低質(zhì)量reads、剪接后扣除單一外顯子、去除污染序列、比對(duì)到參考基因組等步驟。2.RNA-seq數(shù)據(jù)分析在RNA-seq數(shù)據(jù)分析方面，我們將運(yùn)用常見的算法和工具如TopHat、STAR等實(shí)現(xiàn)reads的比對(duì)和轉(zhuǎn)錄本的拼接，并利用Cufflinks等軟件進(jìn)行基因表達(dá)和可變剪接分析，同時(shí)結(jié)合RSEM、DESeq2等工具對(duì)基因表達(dá)量和差異表達(dá)進(jìn)行計(jì)算和分析。3.RNA-seq數(shù)據(jù)中的RNA修飾分析在RNA-seq數(shù)據(jù)中的RNA修飾分析方面，該研究將利用MeRIP-Seq等技術(shù)以及Rpackage如exomePeak、MethylSeekR等進(jìn)行對(duì)reads的富集分析，同時(shí)結(jié)合HOMER、BEDTools等工具對(duì)修飾區(qū)域進(jìn)行注釋、差異分析等研究。4.分析平臺(tái)構(gòu)建在分析平臺(tái)構(gòu)建方面，該研究將應(yīng)用基于前端框架的界面設(shè)計(jì)，開發(fā)一個(gè)方便用戶使用的RNA-seq和RNA分析平臺(tái)。針對(duì)該平臺(tái)設(shè)計(jì)的分析流程，用戶可根據(jù)自身需求快速上傳、處理和分析RNA-seq或RNA數(shù)據(jù)，同時(shí)也可以靈活的對(duì)平臺(tái)功能和分析流程進(jìn)行自定義和擴(kuò)展。5.分析可視化工具在分析可視化工具方面，該研究將利用基于R的輔助可視化軟件，用于展示RNA修飾數(shù)據(jù)與基因表達(dá)量等相關(guān)研究結(jié)果。主要包括不同樣本RNA修飾數(shù)據(jù)的熱圖展示、基因表達(dá)量與RNA修飾水平相關(guān)性的散點(diǎn)圖展示、不同組織、不同實(shí)驗(yàn)條件下RNA修飾數(shù)據(jù)的PCA、Heatmap展示等。四、預(yù)期成果1.完成選擇性多聚腺苷化的RNA測(cè)序分析平臺(tái)，并開發(fā)多元化的分析可視化工具。2.用多個(gè)案例對(duì)本研究平臺(tái)進(jìn)行測(cè)