转录组测序比对率低rRNA去除效率

来源:转录组测序比对率低rRNA去除效率(DNA Lab Space 实验教程)| 编译:DNA Lab Space

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建完库、上机、下机,一看比对率60%,心凉半截。老板问是不是样本有问题,你只能干瞪眼。比对率低和rRNA残留,往往不是测序公司的锅,而是从提取到生信这条链上某一环漏了。下面按"先查低级错→再分模块系统查→最后看疑难"的顺序,一步步给你可执行的动作。

第一步:先别急着怪测序,查这4个低级错误

1. 参考基因组版本对不上号。人样本用了小鼠的GRCm39,比对率能到10%算你运气好。换回GRCh38 + GENCODE v44,重跑STAR,看是否跳回85%以上。

2. FASTQ贴错标签、样本串了。先跑md5核对,再抽10万reads比对rRNA和线粒体库,若某样本线粒体占比>60%,基本是分组或组织搞混了。

3. rRNA去除试剂盒和物种不匹配。用Human/Mouse rRNA Removal Kit去植物叶片的总RNA,探针根本杂交不上,rRNA能剩50%以上。核对货号对应的物种再动手。

4. 接头和低质量碱基没trim就比对。读长150 bp,接头占30 bp,STAR会把整条read判为unmapped。fastp跑一遍,`--detect_adapter_for_pe`,Q20、长度≥36 bp过滤后再比对。

教程配图2:转录组测序比对率低rRNA去除效率 排查流程示意
▲ 教程配图2:转录组测序比对率低rRNA去除效率 排查流程示意

第二步:按流程分模块系统排查

模块A:总RNA本身的质量

1. RIN值偏低或gDNA残留

现象:Bioanalyzer 2100图上28S/18S比值<1.0,或者RIN只有5~6。

原理:RNA降解后,逆转录酶从随机引物起始的效率骤降,文库出现严重3'偏好。比对到基因5'端的reads几乎为零,整体比对率被硬生生拉低。

解决:重新提RNA,Trizol法加一步75%乙醇洗两次;DNase I 37°C 15 min消化gDNA,80°C 10 min灭活。RIN≥7再建库,RIN<5的样本直接换。

验证:Agilent 2100看RIN和28S/18S;qPCR用GAPDH引物,Ct>28或熔解曲线双峰就说明降解。

2. 起始量太少或太多

现象:PCR循环数被迫加到16以上,duplication rate飙到80%。

原理:循环数越高,rRNA残留的绝对分子数被同步放大,index hopping也增加,比对率下降。

解决:起始总RNA控制在100 ng~1 μg,rRNA去除后留100 ng以上做建库;PCR循环数压到12~14。

验证:看FastQC的duplication模块,>60%就得回头调起始量。

模块B:rRNA去除环节(重点)

3. 探针杂交条件不对

现象:去rRNA后Qubit测浓度掉了一半,上机后rRNA占比仍有40%。

原理:探针法靠生物素标记的rRNA互补寡核苷酸杂交,再用链霉亲和素磁珠拉走。杂交温度低了探针结合不牢,温度高了非特异结合增加。

解决:杂交缓冲液预热到68°C,RNA+探针68°C 5 min,再缓慢降温到25°C(每秒降0.1°C);磁珠提前室温平衡30 min,结合时室温15 min,别放冰上。

验证:取去除后RNA 10 ng做qPCR,检测18S/28S,相对未去除样本ΔCt下降≥10个循环算合格。

4. 去除后没做rRNA残留QC

现象:直接把去除产物拿去建库,建完才发现rRNA占35%。

原理:不同物种、不同组织rRNA占比差别大,肌肉能到80%,培养细胞约60%,一次去除往往不够。

解决:qPCR或TapStation检测残留;若rRNA仍>10%,做第二次去除,探针量按说明书加倍。

验证:SortMeRNA或bowtie2比对到Silva/rRNA数据库,统计rRNA reads占比,目标<5%。

教程配图3:转录组测序比对率低rRNA去除效率 排查流程示意
▲ 教程配图3:转录组测序比对率低rRNA去除效率 排查流程示意

模块C:建库与测序环节

5. 片段化和逆转录条件失控

现象:插入片段集中在150 bp以下,比对工具输出大量soft-clip。

原理:94°C片段化时间过长,RNA断成小片段,逆转录后拼不出完整文库,双端reads接不上。

解决:94°C 8 min,别超过10 min;逆转录用SuperScript IV,50°C 30 min,70°C 15 min灭活。

验证:Agilent High Sensitivity DNA chip看平均片段,目标350~450 bp。

6. 链特异性建库方向搞反

现象:比对率看着有92%,但featureCounts统计到的全是反义链,表达量全乱。

原理:dUTP法建库时第二链含dUTP会被UDG酶切。忘记加UDG或加错,链方向就反了。

解决:确认试剂盒

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