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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點，為把我國建設(shè)成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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北京生科院提出環(huán)形RNA內(nèi)部序列結(jié)構(gòu)可視化新方法

2020-01-22 北京生命科學(xué)研究院

【字體：大中小】

語音播報

　　1月18日，中國科學(xué)院北京生命科學(xué)研究院趙方慶團隊于Bioinformatics 雜志上在線刊發(fā)了題為Visualization of circular RNAs and their internal splicing events from transcriptomic data 的研究。該研究主要開發(fā)了環(huán)形RNA的可視化工具——CIRI-vis軟件，具有將CIRI-AS或CIRI-Full的輸出結(jié)果可視化，且可以批量展示環(huán)形RNA上的讀段信息與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。

　　環(huán)形RNA是一類廣泛存在于真核生物中的非編碼RNA分子，其獨特的5’-3’反向剪接特征成為絕大多數(shù)環(huán)形RNA識別工具的靶點。隨著算法的進步，對環(huán)形RNA的識別從反向剪接位點的識別發(fā)展到內(nèi)部序列的識別，研究者們發(fā)現(xiàn)可變剪接現(xiàn)象在環(huán)形RNA中普遍存在。這個情況表明，環(huán)形RNA的分析應(yīng)與線性RNA一樣，需要將其內(nèi)部的所有剪接產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與相對豐度考慮在內(nèi)。過去的研究只驗證了少數(shù)環(huán)形RNA的功能，并且發(fā)現(xiàn)環(huán)形RNA的功能都與其獨特的結(jié)構(gòu)有關(guān)，這表明只有將環(huán)形RNA的分析提升到剪切產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的水平才能準(zhǔn)確地預(yù)測環(huán)形RNA的功能。因此對環(huán)形RNA內(nèi)部結(jié)構(gòu)的直觀展示將有利于研究者們篩選出有潛在功能的環(huán)形RNA剪接產(chǎn)物，推動環(huán)形RNA研究領(lǐng)域的發(fā)展。

　　CIRI-vis是趙方慶團隊所開發(fā)的環(huán)形RNA預(yù)測流程——CIRI系列的一環(huán)，該方法用java語言編寫，可以在安裝有java虛擬機的平臺上運行。其主要功能是將CIRI-AS與CIRI-Full所輸出的文本文件進行歸納，將環(huán)形RNA上的讀段信息進行重新整合后再將其進行圖形化展示，儲存在svg/pdf格式的文件中。它是首次將環(huán)形RNA進行細節(jié)展示的工具。當(dāng)CIRI-vis對環(huán)形RNA進行細節(jié)展示時，其首先生成環(huán)形RNA所在區(qū)域的概況，包括測序覆蓋度，已注釋線性RNA外顯子坐標(biāo)和環(huán)形RNA外顯子坐標(biāo)；在主坐標(biāo)下方，青綠色的柱狀圖代表了環(huán)形RNA讀段的覆蓋度；再下方的條帶代表了讀段的位置，曲線代表了內(nèi)部的剪接事件；而最下方的環(huán)形圖代表了可能存在的環(huán)形RNA剪接產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)并按相對豐度大小排序，環(huán)左上角的數(shù)字代表了其絕對表達量。

　　此外，CIRI-vis還支持多樣本間的環(huán)形RNA比較。在輸入指定的環(huán)形RNA反向剪接位點列表后，CIRI-vis會以簡略圖的方式把多個樣本中該位點的環(huán)形RNA并列顯示在左側(cè)，然后將各個剪接產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)以及其相對表達量的柱狀圖顯示在右側(cè)。這種方式可以直觀展示相同環(huán)形RNA在不同樣本中的不同剪接方式，以及主要的剪接產(chǎn)物結(jié)構(gòu)。

　　CIRI-vis是第一款可以在剪接產(chǎn)物層面上對環(huán)形RNA進行展示的軟件。該軟件不僅能夠從細節(jié)上展現(xiàn)環(huán)形RNA的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，同時還能比較不同樣品之間剪接產(chǎn)物種類與豐度的異同。這些功能不僅有助于研究者理解他們研究的樣品中環(huán)形RNA的構(gòu)造，同時也可以以更高的分辨率篩選出有功能的環(huán)形RNA。并且，得益于成熟的CIRI-Full流程，CIRI-vis所帶來的環(huán)形RNA可視化功能不僅靈敏度高，且操作便捷，可視化界面簡潔，對用戶十分友好。因此，CIRI-vis將成為一款優(yōu)秀的環(huán)形RNA輔助分析軟件，對更高精度的環(huán)形轉(zhuǎn)錄組分析有重要意義。

　　該工作由趙方慶課題組博士鄭毅完成，并得到科技部重點研發(fā)計劃和國家自然科學(xué)基金委及中科院的經(jīng)費支持。趙方慶團隊在前期的工作中建立了環(huán)形RNA識別、轉(zhuǎn)錄本組裝、可變剪接檢測及定量等方法，相關(guān)工作發(fā)表在Genome Biology (2015)、Nature Communications (2016，2020)、Briefings in Bioinformatics (2017)、Trends in Genetics (2018)、Genome Medicine (2019)、Cell Reports (2019)和Bioinformatics (2020)。這些研究豐富了人們對環(huán)形RNA的組成及結(jié)構(gòu)的認識，為深入了解這一嶄新類型的非編碼RNA分子奠定了方法學(xué)基礎(chǔ)。

　　論文鏈接

CIRI-vis工作流程

　　1月18日，中國科學(xué)院北京生命科學(xué)研究院趙方慶團隊于Bioinformatics 雜志上在線刊發(fā)了題為Visualization of circular RNAs and their internal splicing events from transcriptomic data 的研究。該研究主要開發(fā)了環(huán)形RNA的可視化工具——CIRI-vis軟件，具有將CIRI-AS或CIRI-Full的輸出結(jié)果可視化，且可以批量展示環(huán)形RNA上的讀段信息與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。
　　環(huán)形RNA是一類廣泛存在于真核生物中的非編碼RNA分子，其獨特的5’-3’反向剪接特征成為絕大多數(shù)環(huán)形RNA識別工具的靶點。隨著算法的進步，對環(huán)形RNA的識別從反向剪接位點的識別發(fā)展到內(nèi)部序列的識別，研究者們發(fā)現(xiàn)可變剪接現(xiàn)象在環(huán)形RNA中普遍存在。這個情況表明，環(huán)形RNA的分析應(yīng)與線性RNA一樣，需要將其內(nèi)部的所有剪接產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與相對豐度考慮在內(nèi)。過去的研究只驗證了少數(shù)環(huán)形RNA的功能，并且發(fā)現(xiàn)環(huán)形RNA的功能都與其獨特的結(jié)構(gòu)有關(guān)，這表明只有將環(huán)形RNA的分析提升到剪切產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的水平才能準(zhǔn)確地預(yù)測環(huán)形RNA的功能。因此對環(huán)形RNA內(nèi)部結(jié)構(gòu)的直觀展示將有利于研究者們篩選出有潛在功能的環(huán)形RNA剪接產(chǎn)物，推動環(huán)形RNA研究領(lǐng)域的發(fā)展。
　　CIRI-vis是趙方慶團隊所開發(fā)的環(huán)形RNA預(yù)測流程——CIRI系列的一環(huán)，該方法用java語言編寫，可以在安裝有java虛擬機的平臺上運行。其主要功能是將CIRI-AS與CIRI-Full所輸出的文本文件進行歸納，將環(huán)形RNA上的讀段信息進行重新整合后再將其進行圖形化展示，儲存在svg/pdf格式的文件中。它是首次將環(huán)形RNA進行細節(jié)展示的工具。當(dāng)CIRI-vis對環(huán)形RNA進行細節(jié)展示時，其首先生成環(huán)形RNA所在區(qū)域的概況，包括測序覆蓋度，已注釋線性RNA外顯子坐標(biāo)和環(huán)形RNA外顯子坐標(biāo)；在主坐標(biāo)下方，青綠色的柱狀圖代表了環(huán)形RNA讀段的覆蓋度；再下方的條帶代表了讀段的位置，曲線代表了內(nèi)部的剪接事件；而最下方的環(huán)形圖代表了可能存在的環(huán)形RNA剪接產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)并按相對豐度大小排序，環(huán)左上角的數(shù)字代表了其絕對表達量。
　　此外，CIRI-vis還支持多樣本間的環(huán)形RNA比較。在輸入指定的環(huán)形RNA反向剪接位點列表后，CIRI-vis會以簡略圖的方式把多個樣本中該位點的環(huán)形RNA并列顯示在左側(cè)，然后將各個剪接產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)以及其相對表達量的柱狀圖顯示在右側(cè)。這種方式可以直觀展示相同環(huán)形RNA在不同樣本中的不同剪接方式，以及主要的剪接產(chǎn)物結(jié)構(gòu)。
　　CIRI-vis是第一款可以在剪接產(chǎn)物層面上對環(huán)形RNA進行展示的軟件。該軟件不僅能夠從細節(jié)上展現(xiàn)環(huán)形RNA的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，同時還能比較不同樣品之間剪接產(chǎn)物種類與豐度的異同。這些功能不僅有助于研究者理解他們研究的樣品中環(huán)形RNA的構(gòu)造，同時也可以以更高的分辨率篩選出有功能的環(huán)形RNA。并且，得益于成熟的CIRI-Full流程，CIRI-vis所帶來的環(huán)形RNA可視化功能不僅靈敏度高，且操作便捷，可視化界面簡潔，對用戶十分友好。因此，CIRI-vis將成為一款優(yōu)秀的環(huán)形RNA輔助分析軟件，對更高精度的環(huán)形轉(zhuǎn)錄組分析有重要意義。
　　該工作由趙方慶課題組博士鄭毅完成，并得到科技部重點研發(fā)計劃和國家自然科學(xué)基金委及中科院的經(jīng)費支持。趙方慶團隊在前期的工作中建立了環(huán)形RNA識別、轉(zhuǎn)錄本組裝、可變剪接檢測及定量等方法，相關(guān)工作發(fā)表在Genome Biology (2015)、Nature Communications (2016，2020)、Briefings in Bioinformatics (2017)、Trends in Genetics (2018)、Genome Medicine (2019)、Cell Reports (2019)和Bioinformatics (2020)。這些研究豐富了人們對環(huán)形RNA的組成及結(jié)構(gòu)的認識，為深入了解這一嶄新類型的非編碼RNA分子奠定了方法學(xué)基礎(chǔ)。
　　論文鏈接
　　CIRI-vis工作流程

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