“实验找不到方向了，要不做个转录组测序吧！”
作为入门级的NGS产品，转录组测序在近年来愈发普及，逐渐成为生物学中常规的研究手段。即使在组学研究突飞猛进的今天，转录组也依然占据着极其重要的地位。
那转录组测序究竟是什么？它究竟包含哪些内容？又都可以解决哪些生物学问题？对于刚刚接触高通量的人来说，可能对这些内容并不是很清楚。接下来我们通过今天的内容来了解一下转录组学吧！
概念
遗传学中心法则表明，遗传信息在精密的调控下通过信使RNA(mRNA)从DNA传递到蛋白质。因此，mRNA被认为是DNA与蛋白质之间生物信息传递的一个“桥梁”，而所有表达基因的身份以及其转录水平，综合起来被称作转录组(Transcriptome)[1]。转录组是特定组织或细胞在某一发育阶段或功能状态下转录出来的所有RNA的总和，主要包括mRNA和非编码RNA(non-coding RNA，ncRNA)。
而我们通常所说的转录组则特指mRNA的集合，通过高通量测序技术对组织或细胞中所有mRNA反转录而成的cDNA文库进行测序，通过统计相关Reads数分析转录本的结构和表达水平。
非编码RNA主要是指lncRNA、circRNA和smallRNA。与mRNA相似，非编码RNA测序也主要通过设计差异比较组合，寻找差异RNA和富集通路，并结合靶基因预测等探究其调控机制。
lncRNA（long non coding RNA）是一类编码能力弱，长度大于200nt的长链RNA。而lncRNA测序，针对有参考基因组样本开展准确的lncRNA鉴定和靶基因预测，同时提供针对测序数据中mRNA的分析。
smallRNA 为长度小于200nt，通常为18-30nt的内源性非编码RNA分子，其中对miRNA的研究为广泛，miRNA在动植物中参与转录后基因表达调控。
环状RNA（circular RNA，circRNA）是一类特殊的非编码RNA分子，通过共价键结合形成环状结构，具有保守性和组织特异性，在各种生理和病理过程中发挥重要作用。
全转录组：对组织或细胞在某一时刻或处理条件下转录出来的所有RNA进行测序分析。全转录组的研究中包含对mRNA及ncRNA的分析，并可以结合多种RNA信息探索彼此之间潜在的调控网络。
接下来，我们通过以下表格来系统的看一下这几种转录组测序的异同点吧！
应用方向及文献分享
在上面介绍了那么多转录组测序的基本概念，它究竟适用于哪些方面的研究呢？通过这种技术手段又能帮助我们解决哪些科研难题？接下来我们通过两篇经典的文章来看一下吧~
文献一
Bisphenol a exposure decreases learning ability through the suppression of mitochondrial oxidative phosphorylation in the hippocampus of male mice[2]
发表期刊：Food and Chemical Toxicology
影响因子：6.023
实验方法：转录组测序（mRNA）；动物行为实验；组织学观察；Elisa；qRT-PCR；WB
摘要
双酚A (BPA)在环境中无处不在。许多研究表明，BPA会引发动物的中枢神经系统功能障碍，但BPA神经毒性的分子机制尚不清楚。本文通过实验实验研究雄性小鼠海马体在不同浓度下BPA暴露下的神经毒性作用。通过互作网络分析和富集分析，筛选出九个与氧化磷酸化（OXPHOs）相关的差异表达基因（DEG）并定位。总体而言，BPA 暴露破坏了海马中的规则细胞排列，降低了学习能力和睾酮 (T)/雌二醇 (E2) 的比例，抑制了与OXPHOs相关的基因表达，尤其是降低了与学习能力和复合物I、III、IV和Ⅴ的活性，最终导致海马线粒体ATP合成异常，导致大脑（海马）心肌能量供应迅速萎缩。这些结果表明线粒体OXPHOs的破坏可能是BPA诱导小鼠学习能力下降的机制之一。
研究思路
研究结论
在目前的体内动物模型中，BPA导致动物学习能力下降的机制很多，BPA引起的学习能力下降可能与线粒体OXPHOs相关基因的改变和海马体中的蛋白质水平有关。作者的研究结果为BPA诱导的神经毒性的分子改变和信号通路提供了创造性的理解和研究方向。
文献二
Circular RNA circCORO1C promotes laryngeal squamous cell carcinoma progression by modulating the let-7c-5p/PBX3 axis[3]
发表期刊：Molecular Cancer
影响因子：41.44
研究对象：人喉鳞状细胞癌
实验方法：全转录组测序、Sanger测序、qRT-PCR、RIP、Luc
摘要
本研究中，作者通过对喉鳞状细胞癌组织（LSCC）和配对的癌旁正常粘膜组织(ANM)进行全转录组测序，并建立了LSCC组织的CircRNA、miRNA和mRNA表达谱，共鉴定筛选得到12个差异的circRNA，通过功能缺失实验最终筛选出circCORO1C。通过敲除实验表明，circCORO1C促进LSCC细胞增殖、迁移并抑制其凋亡。通过软件预测和分子实验发现，circCORO1C作为miRNA海绵在LSCC细胞中直接与let-7c-5p相互作用。对下游靶基因的预测和验证表明PBX3是let-7c-5p的靶基因，而circCORO1C可以通过与let-7c-5p竞争结合，消除其对PBX3的抑制作用，从而促进LSCC细胞的增殖、迁移和侵袭能力。
研究思路
研究结论
这些结果表明CircCORO1C通过结合Tolet-7c-5p并减弱miRNA对靶基因PBX3的抑制，导致PBX3积聚，进而促进LSCC细胞的恶性进展，表明CircCORO1C具有作为喉癌的生物标记物和治疗靶点的潜力。
今天转录组学概念篇的分享就到此结束了，后续我们还会推出基础篇及进阶篇内容，欢迎转发收藏，我们下期再见~
参考文献
[1] Costa V, Angelini C, De Feis I, Ciccodicola A. Uncovering the complexity of transcriptomes with RNA-Seq.J BiomedBiotechnol, 2010, 2010: 853916.
[2] Zhang Z, Wang H, Lei X, Mehdi Ommati M, Tang Z, Yuan J. Bisphenol a exposure decreases learning ability through the suppression of mitochondrial oxidative phosphorylation in the hippocampus of male mice. Food Chem Toxicol. 2022 May 20;165:113167.doi:10.1016/j.fct.2022.113167.Epub ahead of print. PMID: 35598803.
[3] Wu Y, Zhang Y ,Zheng X , et al. Circular RNA circCORO1C promotes laryngeal squamous cell carcinoma progression by modulating the let-7c-5p/PBX3 axis[J]. Molecular Cancer, 2020, 19(1).