Transkriptomi – solun kaikkien RNA-molekyylien määritelmä
Transkriptomi on yhden solun tai solupopulaation kaikkien RNA-molekyylien kokonaisuus. Kyse on siitä, että RNA transkriboi emäsjärjestyksen DNA:lta prosessilla, jota kutsutaan transkriptioksi. Termiä "transkriptomi" käytetään joskus viittaamaan kaikkiin RNA-molekyyleihin tai vain lähetti-RNA:han (mRNA), riippuen siitä, mitä koe tai näytteenvalmistusmenetelmä kattaa.
Transkriptomi sisältää yleensä tiedon siitä, mitkä RNA-lajit esiintyvät näytteessä ja usein myös kunkin RNA:n määrä tai suhteellinen konsentraatio. Siihen kuuluu esimerkiksi:
- mRNA (proteiineja koodaavat lähetti-RNA:t)
- rRNA ja tRNA (ribosomaaliset ja siirtäjä-RNA:t)
- pienet ei-koodaavat RNA:t, kuten miRNA:t ja snRNA:t
- pitkät ei-koodaavat RNA:t (lncRNA:t) ja muut säätelevät RNA-muodot
Tällä tavoin transkriptomi eroaa esimerkiksi eksomista, joka viittaa vain niihin DNA-alueisiin tai niiden RNA-tuotteisiin, jotka koodaavat proteiineja. Transkriptomi puolestaan voi kattaa sekä koodaavat että ei-koodaavat RNA-molekyylit, ellei kokeessa ole valittu rajauksia (esim. polyA-eskalaatio mRNA:lle).
Miten transkriptomia mitataan?
Nykyisin yleisin menetelmä on RNA-sekvensointi (RNA-seq), jossa RNA muutetaan cDNA:ksi, kirjasto esiparannetaan ja sekvensoidaan korkean läpimitan teknologialla. Vaihtoehtoja ovat myös mikroarray-tekniikat ja uudemmat lähestymistavat kuten yksittäissolutason RNA-sekvensointi (single-cell RNA-seq) sekä spatiaalinen transkriptomiikka, joka säilyttää paikantiedon kudoksessa.
Näytteen valmistuksessa tehdään valintoja, jotka vaikuttavat siihen, mitä transkriptomista nähdään:
- polyA-valinta korostaa mRNA:ta, mutta jättää pois monet ei-koodaavat RNA:t
- rRNA-poisto antaa kattavamman kuvan kaikesta RNA:sta
- kirjaston strand-ominaisuus (strandedness) vaikuttaa transkriptien suuntatulkintaan
Käyttötarkoitukset ja merkitys
- Geeniekspression profilointi: mitata, mitkä geenit ovat aktiivisia eri olosuhteissa tai solutyypeissä
- Sairausbiomarkkerien etsintä ja potilasluokittelu (esim. syöpätyypit, vaste hoitoon)
- Kehitysbiologia ja solulinjan erilaistuminen: seurata ilmentymismuutoksia ajassa
- Vaihtoehtoisen silmukoinnin ja transkriptiomutaatioiden tunnistus
- Yksittäissolutasolla transkriptomi paljastaa solujen heterogeenisuuden ja harvinaiset solutyyppit
- Spatiaaliset menetelmät yhdistävät ilmentymistiedon kudosarkkitehtuuriin
Rajoitukset ja huomioitavaa
Transkriptomin mittaus antaa arvokasta tietoa, mutta sillä on rajoituksia:
- RNA-taso ei aina korreloi suoraan proteiinitasojen kanssa, koska käännös ja proteiinin hajoaminen säätelevät lopputulosta
- Tekniset häiriöt: RNA:n hajoaminen, kirjastopreppaussiirto, sekvensointivirheet ja analyysimenetelmien erot voivat vaikuttaa tuloksiin
- Yksittäissolumuotoiset mittaukset kärsivät usein "dropout"-ilmiöstä (monia transkripteja ei havaita joka solussa)
- Erilaisten RNA-isoformien ja samankaltaisten sekvenssien erottelu voi olla haastavaa
Yhteenvetona: transkriptomi kuvaa solun tai solupopulaation RNA-maailmaa tietyssä hetkessä ja olosuhteissa. Sen tarkka sisältö riippuu käytetystä mittausmenetelmästä ja näytteen käsittelystä, minkä vuoksi usein puhutaan joko "koko transkriptomista" tai vain mRNA-transkriptomista riippuen kokeen asetelmasta.
