SPORTS1.0: 一款全新的小RNA优化注释工具
责编丨迦 溆
SPORTS1.0：sRNA annotation pipeline optimized for rRNA- and tRNA-derived sRNAs
越来越多不同种类的非编码小RNA在生命活动过程中发挥着重要作用：调节基因表达，维持基因组稳定性，以及表观遗传调控等【1，2】。除了之前熟知的micro-RNA（miRNA），Piwi-interacting RNA（piRNA）之外，最近新发现的两类小RNA：tRNA来源的小RNA（tsRNA）以及rRNA来源的小RNA（rsRNA）也成为了生物学领域的新研究热点。最新一些研究证据显示，tsRNA及rsRNA在不同物种中广泛保守存在，甚至在一些缺少其他小RNA（miRNA、 siRNA 和piRNA等）的单细胞生物中高丰度表达【3-6】。在哺乳动物中，tsRNA具有参与调节核糖体生成，控制转录起始，影响干细胞分化以及表观遗传调控等多种功能。而rsRNA也与代谢疾病以及炎症反应有关【1-3，7-10】。此外，小RNA上，特别是tsRNA上的修饰也会影响RNA的二级结构，进而影响其生物学功能【7】。
然而之前的小RNA注释工具及流程缺乏同时针对tsRNA、rsRNA以及其他多种小RNA注释方案，且大多数工具主要用于分析miRNA以及piRNA等研究相对成熟的小RNA，缺乏对tsRNA以及rsRNA的优化分析。另外一些工具仅关注能够匹配基因组的小RNA序列，而忽视了转录后修饰以及错配对注释的影响。
SPORTS1.0（SPORT1.0特别针对于tsRNA以及rsRNA分析，注释全面，数据库物种覆盖广）不完全依赖参考基因组，可以同时注释和定量不同物种（预编译了68个物种的小RNA数据库）miRNAs、piRNAs、tsRNA以及rsRNA等多种小RNA，并且能够基于小RNA测序数据与参考序列的错配对可能的RNA修饰位点进行预测。SPORTS1.0能够自动化输出相关注释结果及分析图表，方便对大批量的数据进行分析。
图1 SPORTS1.0分析流程。主要包括：1）预处理去除原始测序数据接头；2）基于bowtie以及自定义脚本对不同种类的小RNA进行匹配；3）注释、整理结果；4）输出报告文件及概况图。
通过SPORTS1.0对现有已发表的不同组织/细胞小RNA测序数据库（精子、骨髓细胞、肠上皮细胞）重新分析发现，小鼠不同组织/细胞的小RNA谱之间表现出的差异，尤其是tsRNA和rsRNA的注释率显著提高（其表达量在以上三种组织中与miRNA相当或更高）。这提示tsRNA和rsRNA在过去的分析中往往被忽视。
SPORTS1.0通过对tsRNA、rsRNA与其precursor（tRNA和rRNA）的匹配分析发现，不同组织/细胞中的tsRNA/rsRNA从tRNA/rRNA上来源的位置也不尽相同，提示这些小RNA在不同组织/细胞中有不同的生成方式，可能发挥不同的作用。此外SPORTS1.0还发现，miRNA、piRNA、rsRNA及tsRNA中，tsRNA序列所含错配的比例最高，这与tsRNA被高度修饰（导致测序时错读）的特性相符。
SPORTS1.0作为一种易用灵活的小RNA注释分析工具，非常值得大家关注和推广。该开源软件近日以SPORTS1.0: A Tool for Annotating and Profiling Non-coding RNAs Optimized for rRNA- and tRNA-derived Small RNAs为题发表在Genomics, Proteomics & Bioinformatics杂志上，并在Github上提供下载: https://github.com/junchaoshi/sports1.0 .
SPORTS1.0为研究小RNA打开了一双新的眼睛：
The real voyage of discovery consists not in seeking new landscapes, but in looking with new eyes.
—Marcel Proust
据悉，SPORTS1.0 是由美国内华达大学Junchao Shi, Qi Chen 和Tong Zhou 团队共同开发, 欢迎大家下载使用 (点击二维码打开)
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参考文献
1. Cech, T.R. and J.A. Steitz, The noncoding RNA revolution-trashing old rules to forge new ones. Cell, 2014. 157(1): p. 77-94.
2. Chen, Q., W. Yan, and E. Duan, Epigenetic inheritance of acquired traits through sperm RNAs and sperm RNA modifications. Nat Rev Genet, 2016. 17(12): p. 733-743.
3. Kumar, P., C. Kuscu, and A. Dutta, Biogenesis and Function of Transfer RNA-Related Fragments (tRFs). Trends Biochem Sci, 2016. 41(8): p. 679-689.
4. Lambertz, U., et al., Small RNAs derived from tRNAs and rRNAs are highly enriched in exosomes from both old and new world Leishmania providing evidence for conserved exosomal RNA Packaging. BMC Genomics, 2015. 16: p. 151.
5. Garcia-Silva, M.R., et al., Extracellular vesicles shed by Trypanosoma cruzi are linked to small RNA pathways, life cycle regulation, and susceptibility to infection of mammalian cells. Parasitol Res, 2014. 113(1): p. 285-304.
6. Liao, J.Y., et al., Both endo-siRNAs and tRNA-derived small RNAs are involved in the differentiation of primitive eukaryote Giardia lamblia. Proc Natl Acad Sci U S A, 2014. 111(39): p. 14159-64.
7. Zhang, Y., et al., Dnmt2 mediates intergenerational transmission of paternally acquired metabolic disorders through sperm small non-coding RNAs. Nat Cell Biol, 2018.
8. Kim, H.K., et al., A transfer-RNA-derived small RNA regulates ribosome biogenesis. Nature, 2017. 552(7683): p. 57-62.
9. Ivanov, P., et al., Angiogenin-induced tRNA fragments inhibit translation initiation. Mol Cell, 2011. 43(4): p. 613-23.
10. Chen, Q., et al., Sperm tsRNAs contribute to intergenerational inheritance of an acquired metabolic disorder. Science, 2016. 351(6271): p. 397-400.
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