来自中国科学院的研究人员改进了一种深度测序技术,使其可以用于检测微量RNA。
中科院的吴立刚和他的同事们对小RNA的cDNA文库构建方法进行了调整,这样它只需要10纳克的RNA,就像他们所做的那样今日报道科学的进步.通过这种方法,他们能够分析小鼠卵母细胞和早期胚胎中存在的小rna,以检查它们在发育过程中的功能。
Wu和他的同事在他们的论文中写道:“(我们的)生物信息学分析表明,miRNA的功能从卵母细胞到双细胞阶段被抑制,在双细胞阶段后似乎被重新激活,以调节在胚胎发育中重要的基因。”“因此,我们的研究为进一步研究早期胚胎中的小rna提供了一种高度敏感的分析方法和有价值的数据集。”
通常,通过深度测序来分析小RNA,需要数百纳克的总RNA。研究人员指出,低输入导致5'和3'适配器之间有大量的连接产物,从而影响了接下来几轮PCR和测序reads的可用性。
但是通过优化5'和3'适配器结扎和PCR扩增步骤,Wu和他的同事降低了所需输入RNA的数量。在他们使用293个人类胚胎肾细胞系细胞的总RNA进行的测试中,100纳克、33纳克和10纳克总RNA的技术复制都具有高度相似的microRNA谱。
当他们将输入RNA水平降低到10纳克以下时,他们观察到复制之间的相关系数降低,检测更罕见的miRNAs的灵敏度降低。
Wu和他的同事们写道:“这些结果表明,改进的小RNA测序方法的性能是稳健的,可以应用于RNA材料稀缺的其他研究。”
利用这种文库构建方法,研究人员随后分析了存在于卵母细胞、受精卵和孤雌单细胞、四细胞和八细胞小鼠胚胎中的小rna。他们指出,每个库都是用不到50个卵母细胞或胚胎创建的,而且每个技术复制都高度相关。
通过比较卵母细胞和受精卵之间的小RNA谱,研究人员发现受精卵中产生的第一波miRNA最早在受精后5小时就开始了。然后随着发育的进行,各种miRNAs上调或下调,许多母系来源的miRNAs下调。
在单细胞和双细胞阶段,研究人员注意到合子mirna表现出增加的3'单腺苷酸化和寡聚腺苷酸化。他们假设,这可能会保护他们免受当时发生的退化。
Wu和他的同事们还发现,许多被预测为最高表达的前20个保守miRNA家族靶向的mrna在两细胞和四细胞阶段都被降解了。表达较低的miRNA家族则没有出现这种下降。这表明,miRNA的抑制活性始于双细胞阶段,并在随后的阶段逐渐增强。
在这一阶段下调的miRNA靶点涉及关键信号通路,包括Lin28、Stat3和Nras。
Wu和他的同事们写道:“这些结果表明,mirna的调节功能在[双细胞]阶段后被重新激活,抑制重要的干性基因,从而促进胚胎的发育,这一观察结果值得未来研究。”