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m5C RNA单碱基测序(BS-seq)

亚硫酸氢盐把未修饰的胞苷脱氨为尿苷,逆转录后读作 T;m5C 受保护、仍读作 C。C 与 T 两种读出落在同一个位点上,位点的位置和修饰比例一起定下来。

01这项服务报告什么

BS-seq 是一条基于亚硫酸氢盐转化的 m5C 测序路线:未修饰的胞苷(C)被脱氨为尿苷(U),逆转录后读作 T;m5C 受到保护、仍读作 C。每个位点的位置与修饰比例,由该位点的 C/T 读出比例给出。

我们把这条转化路线做成从样本到数据的完整流程:RNA 样本质检、poly(A) 富集与文库构建、上机测序、生物信息分析。每个位点都会注释到参考转录组,给出基因组坐标、宿主基因与所在功能区域。

服务提供三种可报告范围 —— mRNA、mRNA 与 lncRNA、以及 rRNA。rRNA 位点按参考 rRNA 坐标单独注释,可判读范围取决于 m5C 在 rRNA 上的丰度与测序覆盖。

02服务优势

  • 转化与完整性兼顾:亚硫酸氢盐条件在让未修饰胞苷充分脱氨的同时,尽量少伤 RNA 骨架,转化产物能顺利进入建库。
  • 保护性读出:m5C 不被脱氨、仍读作 C,未修饰位点读作 T,两者在同一份比对结果里构成明确对照。
  • 位点级化学计量:同一个位点上的 C/T 读出比例直接换算成该位点的 m5C 修饰比例,可以跨样本比较。
  • 无抗体化学法:不需要 m5C 抗体,回避免疫沉淀带来的富集偏倚与交叉反应,也不受抗体批间差异影响。
  • 注释完备:每个位点给出基因组坐标、宿主基因,以及编码区(CDS)与非翻译区(UTR)的功能区域归属。

可选转录本范围

mRNA|mRNA 与 lncRNA|rRNA

03背景与检测原理

抗体富集类方法把 m5C 的分析停在片段层面:分辨率由片段长度决定,抗体自身的结合偏好也会掺进信号里。要在编码区与非翻译区之间分辨位点,需要一种直接把碱基读出来的办法。

BS-seq 用亚硫酸氢盐转化做到这一点。未修饰的胞苷被脱氨为尿苷,逆转录后读作 T;m5C 上带甲基、反应不发生,仍读作 C。比对时看每个位点读出的是 C 还是 T,就把它是否被修饰、以及修饰占多大比例一起判了出来。同一套流程也能覆盖长链非编码 RNA,让 mRNA 与 lncRNA 上的 m5C 在同一次实验里并行看清。

BS-seq 检测 m5C 的原理示意
图 1。BS-seq 检测原理。亚硫酸氢盐把未修饰的胞苷(C)脱氨为尿苷(U,测序读作 T),m5C 受保护仍读作 C;同一位点的 C/T 读出比例给出该位点的 m5C 修饰比例。
在蛋白编码转录本与非编码 RNA 上,m5C 的分布比早先以为的更广。Squires JE et al., Nucleic Acids Research 2012 · DOI 10.1093/nar/gks144

04实验流程

从样本到单碱基 m5C 数据共五步:

BS-seq 实验流程
图 2。BS-seq 实验流程,从 RNA 样本到单碱基 m5C 数据的五个环节。

05生物信息分析与交付

reads 比对到参考转录组后,识别 C→T 转化特征,在单核苷酸分辨率上换算每个位点的 m5C 修饰比例。分析内容覆盖 motif 特征、metagene 分布、差异甲基化、功能富集与基因组浏览器可视化。

交付内容

  • 原始 m5C mRNA 测序数据文件(FASTQ),格式可直接提交 GEO/SRA 等公共数据库。
  • 样本质控与测序质控报告,含排序并建索引的 BAM 比对文件与核心比对统计。
  • 高置信度单碱基 m5C 位点注释表(XLSX),含基因组坐标、宿主基因与定量结果。
  • 单碱基 m5C 转录本特征分布图与一致性 motif 分析图(PDF/PNG)。
  • 单碱基分辨率差异 m5C 甲基化分析表(XLSX),含倍数变化与显著性统计。
  • m5C 修饰基因的功能富集分析报告(HTML/PDF/PNG)。
  • 兼容基因组浏览器的可视化文件(bigWig/bedGraph)与完整的项目分析报告。

06研究应用

  • 位点级图谱:在 mRNA 与 lncRNA 上绘制带修饰比例的 m5C 位点图谱。
  • 翻译与稳定性:把位点级 m5C 水平与翻译效率、转录本半衰期放在一起分析。
  • 区域分布:比较 CDS、5′/3′ UTR 与剪接邻近区域之间 m5C 的分布差异。
  • 疾病导向:在疾病与对照之间筛出差异修饰位点,收窄候选生物标志物的验证范围。
  • 功能读数说明:翻译效率、转录本半衰期、蛋白或表型等功能读数由研究方或合作平台完成,不在本门户服务清单内。

07常见问题

亚硫酸氢盐处理会不会伤到 RNA?

转化条件经过优化,在让未修饰胞苷充分脱氨的同时控制对 RNA 骨架的损伤,转化后的产物仍能顺利完成文库构建与测序。

C/T 读出比例是怎么换算成修饰比例的?

同一个位点上,带 T 特征的 reads 与带 C 特征的 reads 之比,就是该位点 m5C 的修饰比例。比值落在位点上,可以直接跨样本比较。

没有抗体,位点判读靠什么保证可靠?

判读来自碱基本身的化学差异,不经过免疫沉淀,因此不受抗体结合偏好与批间波动影响;未修饰位点读作 T,为每个位点提供了一重内部对照。

编码区和非翻译区能分开看吗?

可以。每个位点都会注释到参考转录组,并标明它落在 CDS、UTR 还是剪接邻近区域,区域之间的分布差异可以逐类比较。

mRNA、lncRNA 与 rRNA 的位点能不能一起比较?

要分开注释再比较。mRNA 与 lncRNA 可以在同一次实验里并行分析,rRNA 位点按参考 rRNA 坐标单独报告。rRNA 能保留多少位点,取决于 m5C 的丰度与测序覆盖。

08参考文献

  1. Frommer M, McDonald LE, Millar DS, et al. A genomic sequencing protocol that yields a positive display of 5-methylcytosine residues in individual DNA strands. PNAS 1992;89(5):1827-1831. DOI 10.1073/pnas.89.5.1827
  2. Schaefer M, Pollex T, Hanna K, Lyko F. RNA cytosine methylation analysis by bisulfite sequencing. Nucleic Acids Research 2009;37(2):e12. DOI 10.1093/nar/gkn954
  3. Squires JE, Patel HR, Nousch M, et al. Widespread occurrence of 5-methylcytosine in human coding and non-coding RNA. Nucleic Acids Research 2012;40(11):5023-5033. DOI 10.1093/nar/gks144

不确定该从哪条路线入手?

把样本类型、物种与研究问题发给我们,我们按你的问题给出可执行的检测组合建议。