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科研進展

水生所對魚類轉錄組相關數據庫的開發取得突破

發表日期:2023-10-25郭成來源:水生生物研究所放大 縮小

   隨著各種魚類的轉錄組研究的迅速開展,大量的RNA-seq數據開始公開,展現特定時間點下,目標器官、組織或細胞中所有基因的表達情況,使得更為系統地理解魚類基因表達的概況和細節成為可能。  

  中國科學院水生生物研究所魚類功能基因組學學科組收集整理了魚類RNA-seq相關數據,建立了魚類的常規轉錄組數據庫FishGETFish Transcriptome and Expression Database. http://bioinfo.ihb.ac.cn/fishget)、單細胞轉錄組數據庫FishSCTFish Single-Cell Transcriptome Database, http://bioinfo.ihb.ac.cn/fishsct)和空間轉錄組數據庫FishSEDFish Spatial Expression Database, http://bioinfo.ihb.ac.cn/fishsed。  

  FishGET收錄了來自于斑馬魚、草魚和虹鱒等8種魚類的97項研究共1362個樣本的RNA-seq雙端數據(包括mRNAlncRNA),進行了轉錄本組裝、加權基因共表達網絡分析(WGCNA)、NR/KEGG/GO注釋、臨近位置注釋、lncRNA類型注釋和同源性注釋等工作。網站還提供了多樣化的動態交互可視化服務,用于查詢和展示魚類不同發育階段各組織器官內的基因表達和共表達網絡等,以期促進魚類基因在轉錄水平的相關研究(圖1)。  

1  FishGET功能模塊

  FishSCT收錄了包括斑馬魚等9種魚類的數據,也是斑馬魚單細胞轉錄組數據最齊全的在線資源。數據庫基于發表于202210月之前的44項研究的129個數據集,經過統一分析獲得了964個標記基因和26,965個潛在標記基因信息,以及單細胞分辨率下的表達圖譜(細胞數目:646,641),共涵蓋9種魚類的245種細胞類型。斑馬魚的相關數據構成數據庫的主體,包括222種細胞類型的848個標記和13,800個潛在標記基因信息,所涉及的組織或器官涵蓋了斑馬魚生長發育時間線的各個階段(2)。FishSCT提供了一個用戶友好的網絡界面,方便用戶瀏覽目標基因的表達模式和標記信息等內容(圖3 A-D,并且提供了細胞類型識別的功能(圖3 E-F),來幫助研究人員進行scRNA-seq的相關分析。  

  

2  FishSCT數據庫中,斑馬魚及其它魚類各組織/器官中細胞類型和標記基因的數量

3  FishSCT數據庫的基因表達可視化示例和細胞類型識別功能。A-D,tubb5基因表達模式的可視化與蛋白互作網絡展示;E-F,細胞類型識別功能

  FishSED整理了已公開發表的斑馬魚空間轉錄組相關的原始數據,涵蓋了來自10個項目的56個數據集的空間表達譜數據(圖4 A)。樣本類型包括所有發育階段的胚胎和其他幾個組織,經過分析和處理后,獲得了涵蓋5種測序技術的3D基因表達圖譜,建立了一個用戶友好、交互性強的斑馬魚空間轉錄組數據平臺。這是目前唯一的專門收錄斑馬魚空間轉錄組數據的數據庫。FishSED根據不同的測序技術提供了不同的可視化服務,還可進行跨數據集的多基因表達模式搜索與作圖,為研究者進行比較分析提供了方便(圖4 B-G)。  

  

4  FishSED數據庫的內容和可視化結果示例。A,FishSED數據庫的數據集分布統計;B-G,不同測序技術的可視化結果示例

  以上數據庫的論文發表在《iScience》和《Science China Life Sciences》,由博士研究生郭成、段攸、葉偉東等人共同完成,夏曉勤研究員和石米娟副研究員為并列通訊作者,點擊可閱讀原文:FishGET, FishSCT, FishSED。本研究得到國家重點研發計劃“鯉鯽、草魚優異種質資源鑒定”課題(2021YFD1200804)、“重要養殖魚類基因組選育與單性控制技術”任務(2018YFD0901201),以及中國科學院戰略先導科技專項(XDA24010206)課題“鯉模塊整合育種的生物信息學分析”任務的共同資助。

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