做完轉錄組分析之后,一般都要求做qRT-PCR來驗證二代測序得到的轉錄本表達是否可靠。熒光定量PCR是一種相對表達定量的方法,他的計算方法有很多,常用的相對定量數據分析方法有雙標曲線法,ΔCt法,2^-ΔΔCt法(Livak法),用參照基因的ΔCt法和Pfaffl法。這里主要講解常用的2^-ΔΔCt法(Livak法)如何計算;
qRT-PCR原理:
以基因的cDNA為模板進行PCR擴增,在PCR擴增過程中,通過收集熒光信號,對PCR進程進行實時檢測。由于在PCR擴增的指數時期,模板的Ct 值和該模板的起始拷貝數存在線性關系,所以可以定量。
Ct值是什么意思呢?
Ct 值的含義是:每個反應管內的熒光信號達到設定的域值時所經歷的循環數 (cycle)。 qRT-PCR在擴增的時候都會有平臺期,在平臺期之前,PCR 擴增就是簡單的指數增長,也就是 1 變 2,2 變 4,4 變 8 …擴增。數學形式就是 2 的 ct 次方,到了平臺期所有基因擴增的數目是一致的,而唯一有區別的則是 ct 值的不同。所以不難推斷出 ct 值越小,反應擴增到達平臺期所需循環數越少,目的基因起始含量越高。這里可以得到公式:
計算-ΔΔCt
在這里,我們有一個對照組,一個處理組,還有一個內參基因和目的基因,想看一下目的基因在處理組中相對與對照中的表達差異,也就是計算-ΔΔCt:數據如下:
1.計算每組內參基因sgAction Ct均值
2.計算第一個 Δct,即每組的待檢目的基因減去內參基因的 Ct 值
3.計算對照CK組中 Δct 的均值,再用處理組的 每一個Δct 減去剛剛計算的對照CK組的 Δct 均值,得到 ΔΔct(紅框框)
4.相對表達量計算,也就是相對于對照組: 2^-ΔΔct:
不難看出這里的-ΔΔct和我們轉錄組當中的log2(fold change)值是一致的,所以如果多做幾個基因就可以繪制類似如下圖:
或者相關性點圖:
方法二:
qPCR疑問解答:
qPCR經驗之談~?mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU4MDkwMDg1NQ==&mid=2247485292&idx=2&sn=3c3b4a6bc081cad3cf9885a558a5b0cc&chksm=fd4e85f4ca390ce292c362a65a1b4aa96cd588c81175d31d67591f0fcbafb62d15a7ede436cb&payreadticket=HLmElvoD9e7mLxIpkqmCec18xG7Dn_wCNHcnclCAdTcn6VUED2d3Nf1g8e59r3yddyk0CtA#rd?編輯https://link.zhihu.com/?target=https%3A//mp.weixin.qq.com/s%3F__biz%3DMzU4MDkwMDg1NQ%3D%3D%26mid%3D2247485292%26idx%3D2%26sn%3D3c3b4a6bc081cad3cf9885a558a5b0cc%26chksm%3Dfd4e85f4ca390ce292c362a65a1b4aa96cd588c81175d31d67591f0fcbafb62d15a7ede436cb%26payreadticket%3DHLmElvoD9e7mLxIpkqmCec18xG7Dn_wCNHcnclCAdTcn6VUED2d3Nf1g8e59r3yddyk0CtA%23rd
2–??Ct 是一種計算實時熒光定量PCR(qPCR)時候計算樣品中某個基因的相對表達量的方法。該法由Kenneth Livak和Thomas Schmittgen于2001年設計,已經被廣泛使用。
Ct值代表了樣品的循環閾值,這是在跑熒光定量PCR的時候,機器反饋給你的一個數值。真正的含義是PCR過程中產物擴增出現的熒光信號達到了設定的閾值之后,對應的循環數。例如 Ct = 19,說明這個產物擴張到第19個循環的時候才達到了設定的熒光閾值。也就可以側面反映這個PCR時候模板的起始濃度,濃度越高,Ct值出現得越低。
delta:意思是兩個值之差
上面的公式就是用實驗組的 ΔCt 減去 空白組的?ΔCt得到的 ΔΔCt?。
而 ΔCt 由以下公式得到:
管家基因,也就是內參基因。ΔCt是用目的基因的Ct減去內參基因得到的差值。
什么是管家基因/內參基因?一般是指不受時空等其他因素影響,始終能穩定高表達的一類基因。常用的有β-Actin、GAPDH、18S、UBQ、EF-1α、TIP41。
- β-Actin:β-肌動蛋白
- GAPDH:3-磷酸甘油醛脫氫酶
- 18S:18S核糖體RNA
- EF-1α:延伸因子-1α
- UBQ:泛素酶
如果你有一個內參基因,可以參照以下案例進行計算:
這是一份具有兩個重復的qPCR的Ct值,分別為Ct1和Ct2,housekeeping gene為管家基因,另一個是你需要研究的基因。
1. 平均化技術重復的Ct值。則求每個樣品的Ct1和Ct2的平均值,可得:
2. 計算每個樣品的ΔCt值。如Control 1(空白對照組1)的ΔCt為:
所有樣品的ΔCt值如下:
3. 選擇一個校準/參考樣品用來計算ΔΔCt
用哪個樣品或者樣品組作為校準或參考,這一步會迷惑許多人,但其實取決于你的實驗設置。
一般來說你可以將任意一組作為校準/參考都是可以的,也就是說你用Control或Treated,但是一般我們會用空白對照組為標準,研究實驗處理的基因表達量變化。或者如果是研究不同品種之間的基因表達量,一般不用研究的那個品種作為標準。
還有一種方法就是選擇用Ct值較高的一組作為參考組。
這里選擇用Control組的生物學重復計算平均的ΔCt值作為參考,也就是:
值得注意的是,如果在計算平均ΔCt的時候,每個ΔCt變化較大,這時候不建議用算數平均值,而選擇用幾何平均值,這樣會更好處理我們的異常值。例如這里的Control組Ct值是:13.38、13.60和15.80時,我們選擇用幾何平均值:
4. 計算ΔΔCt值。用每個樣品所得的ΔCt減去第三步的平均ΔCt。
5. 計算 2^-(??Ct)值,即為每個基因的相對表達量
最后在統計分析的時候,直接使用?2^-(??Ct)值進行分析可能不會呈現正態分布且偏態嚴重,這時候可以用log公式進行轉化,再進行后續的統計分析。即:log(?2^-(??Ct))。