生命組學
按照功能分類遺傳物質,可能的分類有系統流、操作流、平衡流等等。下面是使用該理論解釋DNA與RNA的關系:
DNA和RNA有很大不同,DNA存儲遺傳信息,作為生命活動的最內核物質,如同操作系統內核一樣,因而被稱為系統流。依據中心法則得到的翻譯得到RNA,RNA再翻譯成蛋白質,蛋白質用於生命活動,所以RNA是隨着生命活動不斷轉移和改變的,故被稱為操作流。為了滿足不同生命活動的需要,RNA變得比DNA靈活許多。但是DNA作為遺傳物質的內核,必須保證一定的穩定性,否則生物形態就不可能在一段時間內保持穩定。
RNA的靈活性體現在它的鹼基互補配對范圍的擴大,鏈上存在大量的修飾,同一個體細胞內RNA序列的不同,易突變(時間異質性和空間異質性),數據量(不同分類*不同修飾(修飾核苷酸的重要性:高比例,參與結構,細胞中動態變化)*其他機制...)一旦上升,其組合數目也在上升,因而類型繁多,最終導致功能強大。
Eg:rRNA具有平衡流(極端條件下的活動)和操作流(日常活動)兩方面功能,這說明生化反應離不開rRNA。
為了研究單分子內的活動(特別是RNA的活動),現在存在以下檢測化學修飾的技術:
A.質譜:分辨率和敏感度低;
B.抗體捕獲+RNA-seq;
C.化學變構+RNA-seq;
d逆轉錄+RNA-seq
它們存在的共同缺點:需大量樣本,間接測序,無法實現單細胞、單分子的定位、定時、定量。盡管存在以上問題,若我們用DNA測序技術的話,效果更不好。因為DNA測序技術是將RNA打碎,然后反轉錄為cDNA,因為RNA上的修飾位點無法找到互補鹼基,所以利用此方法找到的cDNA是不准確的。
如今,可以測得的轉錄組數據有以下格局:
現有設備無法測得修飾,使用現存技術錯誤率高,所以急需能測修飾的設備。現有的技術有:
四代單分子RNA測序的核心技術:
1.ZMW:在模板鏈將帶熒光的游離核苷酸分子固定下來的過程中,基於AI的圖像識別技術,找到該熒光分子通過質譜確定其base
2.采用人造納米孔模仿噬菌體的蛋白泵(該蛋白泵會將核苷酸分子泵出來),通過檢測測電流變化以此確定base
reference:yujun An Introduction to Holovivology (Lifeomics)