find_circ中如何識別環狀RNA

find_circ中如何識別環狀RNA

引言

環狀RNA（circular RNA，circRNA）是一類特殊的非編碼RNA分子，其結構呈閉合環狀，沒有5’端和3’端。近年來，隨著高通量測序技術的發展，越來越多的環狀RNA被發現，并在多種生物學過程中發揮重要作用。find_circ是一種常用的環狀RNA識別工具，能夠從RNA測序數據中準確識別環狀RNA。本文將詳細介紹find_circ的工作原理及其在環狀RNA識別中的應用。

find_circ簡介

find_circ是由Memczak等人開發的一種基于RNA測序數據的環狀RNA識別工具。它通過分析RNA測序數據中的反向剪接（back-splicing）事件來識別環狀RNA。find_circ的主要優勢在于其高效性和準確性，能夠從大量的RNA測序數據中快速識別出潛在的環狀RNA。

find_circ的工作原理

find_circ的識別過程主要包括以下幾個步驟：

1. 數據預處理

首先，find_circ需要對原始的RNA測序數據進行預處理。這一步驟包括去除低質量的 reads、去除接頭序列以及去除重復 reads 等。預處理后的數據將用于后續的分析。

2. 比對到參考基因組

接下來，find_circ將預處理后的 reads 比對到參考基因組上。find_circ使用Bowtie2作為比對工具，將 reads 比對到基因組上，并生成比對結果文件（SAM/BAM格式）。

3. 識別反向剪接事件

find_circ的核心步驟是識別反向剪接事件。反向剪接是環狀RNA形成的關鍵步驟，它使得下游的外顯子與上游的外顯子連接在一起，形成環狀結構。find_circ通過分析比對結果，尋找那些跨越外顯子邊界的 reads，這些 reads 被認為是反向剪接事件的證據。

具體來說，find_circ會尋找那些 reads 的5’端和3’端分別比對到基因組上不同的位置，并且這兩個位置之間的距離較短（通常在幾百個堿基以內）。這些 reads 被認為是反向剪接事件的候選。

4. 過濾和驗證

在識別出反向剪接事件的候選后，find_circ會對其進行過濾和驗證。過濾的標準包括：

• 支持 reads 的數量：只有那些被多個 reads 支持的反向剪接事件才會被保留。
• 剪接位點的保守性：find_circ會檢查剪接位點是否符合GT-AG規則，這是真核生物剪接位點的常見特征。
• 環狀RNA的長度：find_circ會過濾掉那些長度過短或過長的環狀RNA。

經過過濾和驗證后，find_circ會生成一個包含所有識別出的環狀RNA的列表。

5. 輸出結果

最后，find_circ會輸出識別出的環狀RNA的詳細信息，包括環狀RNA的基因組位置、支持 reads 的數量、剪接位點的序列等。這些信息可以用于后續的生物學分析和功能研究。

find_circ的應用

find_circ在環狀RNA的研究中具有廣泛的應用。以下是一些常見的應用場景：

1. 環狀RNA的發現

find_circ可以用于從RNA測序數據中發現新的環狀RNA。通過分析不同組織或不同條件下的RNA測序數據，研究人員可以發現新的環狀RNA，并研究其在不同生物學過程中的作用。

2. 環狀RNA的表達分析

find_circ可以用于分析環狀RNA在不同條件下的表達變化。通過比較不同樣本中的環狀RNA表達水平，研究人員可以揭示環狀RNA在疾病發生、發展中的作用。

3. 環狀RNA的功能研究

find_circ識別的環狀RNA可以用于后續的功能研究。例如，研究人員可以通過敲低或過表達特定的環狀RNA，研究其對細胞功能的影響。此外，環狀RNA還可以作為潛在的生物標志物，用于疾病的診斷和治療。

find_circ的局限性

盡管find_circ在環狀RNA識別中表現出色，但它也存在一些局限性：

1. 依賴于測序深度

find_circ的識別效果依賴于RNA測序數據的深度。測序深度不足可能導致一些低表達的環狀RNA無法被識別。

2. 假陽性問題

由于RNA測序數據中存在大量的噪音，find_circ可能會產生一些假陽性的結果。因此，研究人員在使用find_circ時，需要結合其他實驗方法對結果進行驗證。

3. 對參考基因組的依賴性

find_circ的識別過程依賴于參考基因組。如果參考基因組不完整或存在錯誤，可能會影響find_circ的識別效果。

結論

find_circ是一種高效、準確的環狀RNA識別工具，能夠從RNA測序數據中快速識別出環狀RNA。通過分析反向剪接事件，find_circ為環狀RNA的發現、表達分析和功能研究提供了有力的支持。盡管find_circ存在一些局限性，但隨著技術的不斷進步，相信find_circ在環狀RNA研究中的應用將會越來越廣泛。

參考文獻

1. Memczak, S., et al. (2013). Circular RNAs are a large class of animal RNAs with regulatory potency. Nature, 495(7441), 333-338.
2. Hansen, T. B., et al. (2016). Natural RNA circles function as efficient microRNA sponges. Nature, 495(7441), 384-388.
3. Salzman, J., et al. (2012). Circular RNAs are the predominant transcript isoform from hundreds of human genes in diverse cell types. PLoS One, 7(2), e30733.

通過本文的介紹，相信讀者對find_circ在環狀RNA識別中的應用有了更深入的了解。find_circ作為一種強大的工具，為環狀RNA的研究提供了重要的技術支持，未來有望在更多的生物學研究中發揮重要作用。