ट्रांसक्रिप्टोमिक्स और जीन अभिव्यक्ति विश्लेषण

ट्रांसक्रिप्टोमिक्स ट्रांसक्रिप्टोम का अध्ययन है — जो विशेष परिस्थितियों में एक जीनोम द्वारा उत्पादित आरएनए प्रतिलेखों का पूरा सेट है — और जीन अभिव्यक्ति विश्लेषण उन विधियों का परिवार है जिनका उपयोग यह मापने के लिए किया जाता है कि कौन से जीन प्रतिलेखित होते हैं, कितना, और किन कोशिकाओं में। क्योंकि जीनोम काफी हद तक स्थिर होता है जबकि अभिव्यक्ति ऊतकों, विकासात्मक चरणों और रोग अवस्थाओं में भिन्न होती है, ट्रांसक्रिप्टोम इस बात का एक गतिशील पठन है कि जीनोटाइप को सेलुलर कार्य में कैसे अनुवादित किया जाता है।

Definition

ट्रांसक्रिप्टोमिक्स और जीन अभिव्यक्ति विश्लेषण में कोशिकाओं, ऊतकों या जीवों में आरएनए प्रतिलेखों को सूचीबद्ध करने और मापने के लिए प्रौद्योगिकियां और विश्लेषणात्मक विधियां शामिल हैं, ताकि जीन गतिविधि और उसके विनियमन की विशेषता बताई जा सके।

Scope

यह क्षेत्र पाठक को यह समझने में मदद करता है कि आरएनए की प्रचुरता को कैसे मापा और व्याख्या किया जाता है। इसमें प्रमुख माप प्लेटफॉर्म (माइक्रोएरे और उच्च-थ्रूपुट आरएनए अनुक्रमण), आनुवंशिक वेरिएंट का अभिव्यक्ति से मानचित्रण (अभिव्यक्ति मात्रात्मक विशेषता लोकस), व्यक्तिगत कोशिकाओं और ऊतक स्थिति के स्तर पर संकल्प (एकल-कोशिका और स्थानिक ट्रांसक्रिप्टोमिक्स), और वैकल्पिक स्प्लिसिंग और गैर-कोडिंग आरएनए की नियामक परतें शामिल हैं। यह इन्हें जीनोमिक्स के भीतर कार्यप्रणाली और वैचारिक विषयों के रूप में मानता है, न कि नैदानिक मार्गदर्शन के रूप में।

Sub-topics

• alternative splicing noncoding rna
• gene expression quantitative trait loci
• microarray expression profiling
• rna sequencing methods
• single cell transcriptomics

Core questions

• किसी दिए गए कोशिका या ऊतक में कौन से जीन व्यक्त होते हैं, और किस स्तर पर?
• स्वस्थ बनाम रोगग्रस्त अवस्थाओं जैसी स्थितियों के बीच अभिव्यक्ति कैसे भिन्न होती है?
• आनुवंशिक वेरिएंट और नियामक तत्व प्रतिलेख प्रचुरता और संरचना को कैसे आकार देते हैं?
• ऊतक के भीतर एकल कोशिकाओं और स्थानिक स्थिति के संकल्प पर अभिव्यक्ति कैसे व्यवस्थित होती है?

Key concepts

• ट्रांसक्रिप्टोम
• विभेदक जीन अभिव्यक्ति
• संकरण-आधारित माप (माइक्रोएरे)
• अनुक्रमण-आधारित माप (आरएनए-सीक्वेंसिंग)
• रीड काउंटिंग और सामान्यीकरण
• अभिव्यक्ति मात्रात्मक विशेषता लोकस (eQTL)
• एकल-कोशिका और स्थानिक संकल्प
• वैकल्पिक स्प्लिसिंग और गैर-कोडिंग आरएनए

Mechanisms

जीन अभिव्यक्ति को या तो लेबल किए गए प्रतिलेखों को एक सरणी पर पूरक जांचों के साथ संकरणित करके मापा जाता है, जिससे प्रति जांच एक सापेक्ष प्रतिदीप्ति संकेत प्राप्त होता है, या आरएनए खंडों को रिवर्स-ट्रांसक्राइब करके और अनुक्रमित करके और प्रत्येक जीन या प्रतिलेख से मैप होने वाले रीड्स की गणना करके मापा जाता है। माइक्रोएरे एक निश्चित जांच सेट के खिलाफ अभिव्यक्ति की तुलना करते हैं, जबकि आरएनए अनुक्रमण सीधे प्रतिलेखों का नमूना लेता है, जिससे उपन्यास प्रतिलेखों, आइसोफॉर्म और स्प्लिस जंक्शनों की खोज और एक व्यापक गतिशील रेंज की अनुमति मिलती है। डाउनस्ट्रीम विश्लेषण अनुक्रमण गहराई और संरचना में अंतर के लिए सामान्यीकरण करता है, फिर स्थितियों के बीच अंतर प्रचुरता के लिए परीक्षण करता है; वही रीड-स्तरीय डेटा को आनुवंशिक वेरिएंट (ईक्यूटीएल मैपिंग), व्यक्तिगत कोशिका (एकल-कोशिका आरएनए-सीक्वेंसिंग), या स्थानिक निर्देशांक (स्थानिक ट्रांसक्रिप्टोमिक्स) द्वारा विभाजित किया जा सकता है।

Clinical relevance

अभिव्यक्ति प्रोफाइलिंग रोग के आणविक वर्गीकरणों को रेखांकित करती है — उदाहरण के लिए, ट्यूमर के प्रतिलेखन उपप्रकार — और कई अनुसंधान और नैदानिक जीन-अभिव्यक्ति assays का आधार है। एक संदर्भ क्षेत्र के रूप में यह बताता है कि आरएनए-स्तरीय साक्ष्य कैसे उत्पन्न और व्याख्या किए जाते हैं; यह जांच के तरीकों का वर्णन करता है और व्यक्तिगत नैदानिक या उपचार निर्णयों का आधार नहीं है।

Evidence & guidelines

कार्यप्रणाली साहित्य मूलभूत प्लेटफॉर्म पत्रों (स्केना और सहयोगियों का 1995 सीडीएनए माइक्रोएरे; वांग और सहयोगियों की आरएनए-सीक्वेंसिंग समीक्षाएं) और बड़े संदर्भ संसाधनों जैसे कि कार्यात्मक डीएनए तत्वों के एनकोड विश्वकोश और ऊतक-स्तरीय नियामक प्रभावों के जीटीईएक्स एटलस द्वारा लंगर डाला गया है, जो एक साथ मानव जीन अभिव्यक्ति को मापने और व्याख्या करने के लिए वर्तमान मानकों को परिभाषित करते हैं।

History

अभिव्यक्ति माप 1990 के दशक के मध्य में उत्तरी ब्लॉटिंग जैसी कम-थ्रूपुट विधियों से जीनोम-स्केल प्रोफाइलिंग की ओर बढ़ा, जब पूरक डीएनए और ओलिगोन्यूक्लियोटाइड माइक्रोएरे ने हजारों जीनों की एक साथ निगरानी करने की अनुमति दी। 2000 के दशक के अंत में, उच्च-थ्रूपुट अनुक्रमण ने आरएनए-सीक्वेंसिंग के रूप में क्षेत्र को फिर से परिभाषित किया, जो सीधे प्रतिलेखों की गणना करता है और आइसोफॉर्म संरचना को हल करता है। बाद की प्रगति ने संकल्प को एकल कोशिकाओं तक और ऊतकों के भीतर स्थानिक स्थिति तक धकेल दिया, जबकि एनकोड और जीटीईएक्स जैसे कंसोर्टियम परियोजनाओं ने अभिव्यक्ति और उसके आनुवंशिक नियंत्रण के संदर्भ मानचित्र बनाए।

Key figures

• Patrick O. Brown
• Mark Gerstein
• Michael Snyder
• Barbara Wold

Seminal works

• schena-1995
• wang-2009
• encode-2012
• gtex-2020

Frequently asked questions

जीनोम और ट्रांसक्रिप्टोम में क्या अंतर है?

जीनोम एक जीव का (काफी हद तक स्थिर) डीएनए अनुक्रम है, जबकि ट्रांसक्रिप्टोम आरएनए प्रतिलेखों का सेट है जो वास्तव में किसी दिए गए समय और स्थान पर बन रहे हैं। इसलिए ट्रांसक्रिप्टोम कोशिका प्रकार, स्थिति और अवस्था के अनुसार भिन्न होता है, जिससे यह जीन गतिविधि का एक गतिशील पठन बन जाता है।

कई अध्ययनों के लिए आरएनए अनुक्रमण ने माइक्रोएरे को बड़े पैमाने पर क्यों बदल दिया है?

आरएनए अनुक्रमण सीधे प्रतिलेखों को मापता है न कि निश्चित जांचों के संकरण द्वारा, इसलिए यह उपन्यास प्रतिलेखों और आइसोफॉर्म का पता लगा सकता है, एक व्यापक गतिशील रेंज प्रदान करता है, और यह जानने के पूर्व ज्ञान पर निर्भर नहीं करता है कि किन अनुक्रमों की जांच करनी है। माइक्रोएरे अभी भी उपयोगी हैं जहां एक परिभाषित जांच सेट और कम लागत पर्याप्त है।