find_circ中如何识别环状RNA

引言

环状RNA（circular RNA，circRNA）是一类特殊的非编码RNA分子，其结构呈闭合环状，没有5’端和3’端。近年来，随着高通量测序技术的发展，越来越多的环状RNA被发现，并在多种生物学过程中发挥重要作用。find_circ是一种常用的环状RNA识别工具，能够从RNA测序数据中准确识别环状RNA。本文将详细介绍find_circ的工作原理及其在环状RNA识别中的应用。

find_circ简介

find_circ是由Memczak等人开发的一种基于RNA测序数据的环状RNA识别工具。它通过分析RNA测序数据中的反向剪接（back-splicing）事件来识别环状RNA。find_circ的主要优势在于其高效性和准确性，能够从大量的RNA测序数据中快速识别出潜在的环状RNA。

find_circ的工作原理

find_circ的识别过程主要包括以下几个步骤：

1. 数据预处理

首先，find_circ需要对原始的RNA测序数据进行预处理。这一步骤包括去除低质量的 reads、去除接头序列以及去除重复 reads 等。预处理后的数据将用于后续的分析。

2. 比对到参考基因组

接下来，find_circ将预处理后的 reads 比对到参考基因组上。find_circ使用Bowtie2作为比对工具，将 reads 比对到基因组上，并生成比对结果文件（SAM/BAM格式）。

3. 识别反向剪接事件

find_circ的核心步骤是识别反向剪接事件。反向剪接是环状RNA形成的关键步骤，它使得下游的外显子与上游的外显子连接在一起，形成环状结构。find_circ通过分析比对结果，寻找那些跨越外显子边界的 reads，这些 reads 被认为是反向剪接事件的证据。

具体来说，find_circ会寻找那些 reads 的5’端和3’端分别比对到基因组上不同的位置，并且这两个位置之间的距离较短（通常在几百个碱基以内）。这些 reads 被认为是反向剪接事件的候选。

4. 过滤和验证

在识别出反向剪接事件的候选后，find_circ会对其进行过滤和验证。过滤的标准包括：

• 支持 reads 的数量：只有那些被多个 reads 支持的反向剪接事件才会被保留。
• 剪接位点的保守性：find_circ会检查剪接位点是否符合GT-AG规则，这是真核生物剪接位点的常见特征。
• 环状RNA的长度：find_circ会过滤掉那些长度过短或过长的环状RNA。

经过过滤和验证后，find_circ会生成一个包含所有识别出的环状RNA的列表。

5. 输出结果

最后，find_circ会输出识别出的环状RNA的详细信息，包括环状RNA的基因组位置、支持 reads 的数量、剪接位点的序列等。这些信息可以用于后续的生物学分析和功能研究。

find_circ的应用

find_circ在环状RNA的研究中具有广泛的应用。以下是一些常见的应用场景：

1. 环状RNA的发现

find_circ可以用于从RNA测序数据中发现新的环状RNA。通过分析不同组织或不同条件下的RNA测序数据，研究人员可以发现新的环状RNA，并研究其在不同生物学过程中的作用。

2. 环状RNA的表达分析

find_circ可以用于分析环状RNA在不同条件下的表达变化。通过比较不同样本中的环状RNA表达水平，研究人员可以揭示环状RNA在疾病发生、发展中的作用。

3. 环状RNA的功能研究

find_circ识别的环状RNA可以用于后续的功能研究。例如，研究人员可以通过敲低或过表达特定的环状RNA，研究其对细胞功能的影响。此外，环状RNA还可以作为潜在的生物标志物，用于疾病的诊断和治疗。

find_circ的局限性

尽管find_circ在环状RNA识别中表现出色，但它也存在一些局限性：

1. 依赖于测序深度

find_circ的识别效果依赖于RNA测序数据的深度。测序深度不足可能导致一些低表达的环状RNA无法被识别。

2. 假阳性问题

由于RNA测序数据中存在大量的噪音，find_circ可能会产生一些假阳性的结果。因此，研究人员在使用find_circ时，需要结合其他实验方法对结果进行验证。

3. 对参考基因组的依赖性

find_circ的识别过程依赖于参考基因组。如果参考基因组不完整或存在错误，可能会影响find_circ的识别效果。

结论

find_circ是一种高效、准确的环状RNA识别工具，能够从RNA测序数据中快速识别出环状RNA。通过分析反向剪接事件，find_circ为环状RNA的发现、表达分析和功能研究提供了有力的支持。尽管find_circ存在一些局限性，但随着技术的不断进步，相信find_circ在环状RNA研究中的应用将会越来越广泛。

参考文献

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.

通过本文的介绍，相信读者对find_circ在环状RNA识别中的应用有了更深入的了解。find_circ作为一种强大的工具，为环状RNA的研究提供了重要的技术支持，未来有望在更多的生物学研究中发挥重要作用。