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高级生信系列课程：表观转录组数据分析
2023-12-05 20:00课程 人已围观
课程简介
表观转录组学（Epitranscriptomics，或“RNA表观遗传学”）是近几年兴起的前沿科研领域，其主要研究RNA转录后修饰对基因表达调控的影响。迄今，在天然RNA上已经发现超过160种化学修饰，这些修饰广泛的分布于不同物种、组织、器官中，并且广泛参与真核生物基因表达调控。目前研究发现细胞内的RNA修饰对维持细胞正常生理状态起到了至关重要的作用，当细胞内的RNA修饰发生紊乱或者缺失时，细胞就会进入病理状态。
自1952年发现第一种RNA修饰以来，人们已经在非编码RNA（ncRNA），尤其是tRNA、rRNA、snRNA和snoRNA上发现了大量大RNA修饰，并且发现这些非编码RNA上的修饰对RNA的翻译与剪接等功能密切相关。随着高通量技术的发展，以及一系列全转录组水平的RNA修饰检测技术的出现，研究人员通过特定的修饰检测技术在全转录组水平鉴定了m6A（N6-methyladenosine），m1A（N1-methyladenosine），m5C（5-methylcytidine），I（inosine）以及ψ（pseudouridine）等RNA修饰，并发现mRNA上的不同修饰可以直接调节mRNA的功能与代谢。特别的，随着RNA修饰机制研究的不断深入，人们对RNA修饰的调控机制尤其是RNA修饰的修饰酶、去修饰酶以及识别蛋白的解析，从而揭开了RNA化学修饰的动态可逆性以及对各种生物学功能的调控机制。
随着2012年第一种高通量RNA修饰检测技术m6A-seq的建立，RNA修饰的高通连测序技术经历了蓬勃的发展，目前已经有针对m6A、m6Am、m1A、ψ、m5C、m7G等修饰的一系列高通量测序技术，随着近十年的发展，使得目前常见的RNA修饰检测技术从文库构建到数据分析都有了较为成熟的解决方案。基于对测序方法和调控原理的理解，人们发现RNA修饰尤其是m6A修饰在抗肿瘤治疗、干细胞分化、农作物增产等一系列重要科研问题上，发挥了重要的调控作用。
目前，国内外已有部分关于m6A修饰数据分析课程，但系统性的从RNA表观转录组学出现，针对不同修饰的检测原理，不同RNA修饰的测序技术的发展，以及基于目前领域的研究进展的相关课程目前还处于空白。基于此，我们推出本次课程——“高级生信系列课程：表观转录组学数据分析”
本次课程是“高级生信系列课程”的第三门课。本次课程将较为系统和深入的介绍不同RNA修饰检测技术的实验原理、数据质控、修饰信号的检测，以及结合RNA-seq的下游分析，并结合真实发表的高分论文的数据，进行实际上手操作。大家在分析数据的过程中，结合课程上的背景知识能够加深对分析流程以及背后的生物学意义的理解。
通过本次课程的学习，你将能独立进行表观转录组的数据分析，为后续发展中的更复杂体系下的生物信息学分析工作提供有力的工具。
本次课程会带着大家对真实的数据进行分析，并把全部代码及可视化绘图结果分享给大家！
授课老师介绍
授课老师 李楷
北京大学前沿交叉学科研究院博士在读，目前直博五年级，主要研究方向为表观转录组测序技术的建立、表观转录组在不同体系中的图谱构建，以及在癌症、病毒感染下修饰的调控。
在博士期间，李楷分析了大量不同类型RNA修饰的高通量数据，并以共同第一作者身份在Molecular cell、Cell research、Nature Communication等杂志上发表多篇研究论文，积累了大量RNA表观转录组学分析的经验。
授课老师 孟浩巍
毕业于北京大学生命科学学院，获理学博士学位，在多年学习生物信息学分析的过程中积累了大量经验，很愿意分享给大家。
之前在某乎平台，孟浩巍博士创建了一系列在线课程，先后有上万人参与并获得全部好评，相关图文教程获得900W次阅读。
在过去几年中，研究方向主要为基因组学，表观遗传学，基因编辑领域，先后在Nature Methods， Nature Chemical Biology, Molecular Cell以共同第一作者或作者身份发表了多篇研究论文。在生物信息学数据分析实践等方面积累了大量经验。
授课大纲
Part I 表观转录组简介
1. 表观遗传学和表观转录组定义
2. 常见RNA转录后修饰
3. m6A修饰简介
4. 经典RNA修饰检测方法
5. RNA修饰高通量检测技术
6. 表观转录组的前沿研究进展
Part II 表观转录组数据分析原理
1. 表观转录组文库结构
2. 分析流程概述
3. m6A修饰数据初步分析
a) 公共数据获取
b) m6A修饰数据质控
c) m6A修饰修饰位点鉴定
d) 修饰位点注释
c) GO分析
4. m1A修饰数据初步分析
a) m1A修饰数据质控
b) m1A修饰修饰位点鉴定
5. ψ修饰数据初步分析
a) ψ修饰数据质控
b) ψ修饰修饰位点鉴定
Part III 表观转录组数据在癌症和多组织数据中实战
1. 癌症中m6A修饰的调控分析
a) 课题设计解析
b) m6A修饰分析
c) 差异修饰位点
d) 修饰位点对映差异基因分析
e) 下游通路分析
2. 多组织中m6A修饰数据挖掘
a) 课题设计解析
b) 多组织m6A修饰的比较
c) 降维分析
d) m6A与miRNA的关联分析
e) m6A修饰的物种保守性分析
3. RNA表观遗传总结展望
a) 现有表观转录组技术的瓶颈
b) 测序技术的发展带来的机遇
4. 课程总结
注意：具体课程大纲和授课顺序可能会根据实际授课情况略有调整
表观转录组学（Epitranscriptomics，或“RNA表观遗传学”）是近几年兴起的前沿科研领域，其主要研究RNA转录后修饰对基因表达调控的影响。迄今，在天然RNA上已经发现超过160种化学修饰，这些修饰广泛的分布于不同物种、组织、器官中，并且广泛参与真核生物基因表达调控。目前研究发现细胞内的RNA修饰对维持细胞正常生理状态起到了至关重要的作用，当细胞内的RNA修饰发生紊乱或者缺失时，细胞就会进入病理状态。
自1952年发现第一种RNA修饰以来，人们已经在非编码RNA（ncRNA），尤其是tRNA、rRNA、snRNA和snoRNA上发现了大量大RNA修饰，并且发现这些非编码RNA上的修饰对RNA的翻译与剪接等功能密切相关。随着高通量技术的发展，以及一系列全转录组水平的RNA修饰检测技术的出现，研究人员通过特定的修饰检测技术在全转录组水平鉴定了m6A（N6-methyladenosine），m1A（N1-methyladenosine），m5C（5-methylcytidine），I（inosine）以及ψ（pseudouridine）等RNA修饰，并发现mRNA上的不同修饰可以直接调节mRNA的功能与代谢。特别的，随着RNA修饰机制研究的不断深入，人们对RNA修饰的调控机制尤其是RNA修饰的修饰酶、去修饰酶以及识别蛋白的解析，从而揭开了RNA化学修饰的动态可逆性以及对各种生物学功能的调控机制。
随着2012年第一种高通量RNA修饰检测技术m6A-seq的建立，RNA修饰的高通连测序技术经历了蓬勃的发展，目前已经有针对m6A、m6Am、m1A、ψ、m5C、m7G等修饰的一系列高通量测序技术，随着近十年的发展，使得目前常见的RNA修饰检测技术从文库构建到数据分析都有了较为成熟的解决方案。基于对测序方法和调控原理的理解，人们发现RNA修饰尤其是m6A修饰在抗肿瘤治疗、干细胞分化、农作物增产等一系列重要科研问题上，发挥了重要的调控作用。
目前，国内外已有部分关于m6A修饰数据分析课程，但系统性的从RNA表观转录组学出现，针对不同修饰的检测原理，不同RNA修饰的测序技术的发展，以及基于目前领域的研究进展的相关课程目前还处于空白。基于此，我们推出本次课程——“高级生信系列课程：表观转录组学数据分析”
本次课程是“高级生信系列课程”的第三门课。本次课程将较为系统和深入的介绍不同RNA修饰检测技术的实验原理、数据质控、修饰信号的检测，以及结合RNA-seq的下游分析，并结合真实发表的高分论文的数据，进行实际上手操作。大家在分析数据的过程中，结合课程上的背景知识能够加深对分析流程以及背后的生物学意义的理解。
通过本次课程的学习，你将能独立进行表观转录组的数据分析，为后续发展中的更复杂体系下的生物信息学分析工作提供有力的工具。
本次课程会带着大家对真实的数据进行分析，并把全部代码及可视化绘图结果分享给大家！
授课老师介绍
授课老师 李楷
北京大学前沿交叉学科研究院博士在读，目前直博五年级，主要研究方向为表观转录组测序技术的建立、表观转录组在不同体系中的图谱构建，以及在癌症、病毒感染下修饰的调控。
在博士期间，李楷分析了大量不同类型RNA修饰的高通量数据，并以共同第一作者身份在Molecular cell、Cell research、Nature Communication等杂志上发表多篇研究论文，积累了大量RNA表观转录组学分析的经验。
授课老师 孟浩巍
毕业于北京大学生命科学学院，获理学博士学位，在多年学习生物信息学分析的过程中积累了大量经验，很愿意分享给大家。
之前在某乎平台，孟浩巍博士创建了一系列在线课程，先后有上万人参与并获得全部好评，相关图文教程获得900W次阅读。
在过去几年中，研究方向主要为基因组学，表观遗传学，基因编辑领域，先后在Nature Methods， Nature Chemical Biology, Molecular Cell以共同第一作者或作者身份发表了多篇研究论文。在生物信息学数据分析实践等方面积累了大量经验。
授课大纲
Part I 表观转录组简介
1. 表观遗传学和表观转录组定义
2. 常见RNA转录后修饰
3. m6A修饰简介
4. 经典RNA修饰检测方法
5. RNA修饰高通量检测技术
6. 表观转录组的前沿研究进展
Part II 表观转录组数据分析原理
1. 表观转录组文库结构
2. 分析流程概述
3. m6A修饰数据初步分析
a) 公共数据获取
b) m6A修饰数据质控
c) m6A修饰修饰位点鉴定
d) 修饰位点注释
c) GO分析
4. m1A修饰数据初步分析
a) m1A修饰数据质控
b) m1A修饰修饰位点鉴定
5. ψ修饰数据初步分析
a) ψ修饰数据质控
b) ψ修饰修饰位点鉴定
Part III 表观转录组数据在癌症和多组织数据中实战
1. 癌症中m6A修饰的调控分析
a) 课题设计解析
b) m6A修饰分析
c) 差异修饰位点
d) 修饰位点对映差异基因分析
e) 下游通路分析
2. 多组织中m6A修饰数据挖掘
a) 课题设计解析
b) 多组织m6A修饰的比较
c) 降维分析
d) m6A与miRNA的关联分析
e) m6A修饰的物种保守性分析
3. RNA表观遗传总结展望
a) 现有表观转录组技术的瓶颈
b) 测序技术的发展带来的机遇
4. 课程总结
注意：具体课程大纲和授课顺序可能会根据实际授课情况略有调整
