مقالة منهجية

نهج متكامل لتحديد البروتين الدقيق وتحليل التسلسل

DOI:

10.3791/63841

⸱

يوليو 12, 2022

 ,  , 
1The Heart Institute, Division of Molecular Cardiovascular Biology, Cincinnati Children's Hospital Medical Center, 2Department of Pediatrics, University of Cincinnati College of Medicine

* These authors contributed equally

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يوفر البروتوكول الموضح هنا تعليمات مفصلة حول كيفية تحليل المناطق الجينومية ذات الأهمية لإمكانات ترميز البروتين الدقيق باستخدام PhyloCSF على متصفح UCSC Genome سهل الاستخدام. بالإضافة إلى ذلك ، يوصى بالعديد من الأدوات والموارد لمواصلة التحقيق في خصائص تسلسل البروتينات الدقيقة المحددة لاكتساب نظرة ثاقبة على وظائفها المفترضة.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

دفع الجيل التالي من التسلسل (NGS) مجال علم الجينوم إلى الأمام وأنتج تسلسلات جينوم كاملة للعديد من الأنواع الحيوانية والكائنات الحية النموذجية. ومع ذلك ، على الرغم من هذه الثروة من معلومات التسلسل ، فقد أثبتت جهود التعليق التوضيحي الشامل للجينات أنها تمثل تحديا ، خاصة بالنسبة للبروتينات الصغيرة. والجدير بالذكر أن طرق التعليق التوضيحي التقليدية للبروتين تم تصميمها لاستبعاد البروتينات المفترضة المشفرة بواسطة إطارات قراءة مفتوحة قصيرة (sORFs) يقل طولها عن 300 نيوكليوتيدات لتصفية العدد الأكبر أضعافا مضاعفة من sORFs الزائفة غير المشفرة في جميع أنحاء الجينوم. ونتيجة لذلك ، تم تصنيف مئات البروتينات الصغيرة الوظيفية التي تسمى البروتينات الدقيقة (<100 حمض أميني في الطول) بشكل غير صحيح على أنها الحمض النووي الريبي غير المشفر أو تم تجاهلها تماما.

نقدم هنا بروتوكولا مفصلا للاستفادة من أدوات المعلوماتية الحيوية المجانية والمتاحة للجمهور للاستعلام عن المناطق الجينومية لإمكانات ترميز البروتين الدقيق بناء على الحفظ التطوري. على وجه التحديد ، نقدم إرشادات خطوة بخطوة حول كيفية فحص إمكانات حفظ التسلسل والترميز باستخدام ترددات استبدال الكودون الوراثي (PhyloCSF) على متصفح الجينوم بجامعة كاليفورنيا سانتا كروز (UCSC) سهل الاستخدام. بالإضافة إلى ذلك ، نقوم بتفصيل الخطوات اللازمة لتوليد محاذاة أنواع متعددة بكفاءة من تسلسلات البروتين الدقيق المحددة لتصور الحفاظ على تسلسل الأحماض الأمينية والتوصية بالموارد اللازمة لتحليل خصائص البروتين الدقيق ، بما في ذلك هياكل المجال المتوقعة. يمكن استخدام هذه الأدوات القوية للمساعدة في تحديد تسلسلات ترميز البروتين الدقيق المفترضة في المناطق الجينومية غير القانونية أو لاستبعاد وجود تسلسل ترميز محفوظ مع إمكانات انتقالية في نسخة غير مشفرة ذات أهمية.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

كان تحديد المجموعة الكاملة من عناصر الترميز في الجينوم هدفا رئيسيا منذ بدء مشروع الجينوم البشري ، ولا يزال هدفا مركزيا نحو فهم النظم البيولوجية ومسببات الأمراض القائمة على الوراثة1،2،3،4. أدى التقدم في تقنيات NGS إلى إنتاج تسلسلات جينوم كاملة لعدد كبير من الكائنات الحية ، بما في ذلك الفقاريات واللافقاريات والخميرة والنباتات5. بالإضافة إلى ذلك ، كشفت طرق التسلسل النسخي عالية الإنتاجية عن تعقيد النسخ الخلوي ، وحددت الآلاف من جزيئات الحمض النووي الريبي الجديدة مع كل من وظائف ترميز البروتين وغير المشفرة<....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يوضح البروتوكول الموضح أدناه تفاصيل خطوات تحميل مسارات متصفح PhyloCSF والتنقل فيها على متصفح UCSC Genome Browser (الذي تم إنشاؤه بواسطة Mudge et al.49). للأسئلة العامة المتعلقة بمتصفح UCSC Genome ، يمكن العثور على دليل مستخدم متصفح الجينوم الشامل هنا: https://genome.ucsc.edu/goldenPath/help/hgTracksHelp.html.

1. تحميل مركز تتبع PhyloCSF إلى متصفح الجينوم UCSC

  1. افتح نافذة متصفح الإنترنت وانتقل إلى متصفح UCSC Genome Browser (https://genome.ucsc.edu/).
  2. ضمن عنوان أدوات....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هنا سنستخدم ميتوريغولين البروتين الدقيق الذي تم التحقق منه (Mtln) كمثال لتوضيح كيف سيولد sORF المحفوظ درجة PhyloCSF إيجابية يمكن تصورها وتحليلها بسهولة على متصفح UCSC Genome. تم شرح الميتوريجولين سابقا على أنه حمض نووي ريبي غير مشفر (معرف الجين البشري سابقا LINC00116 ومعرف جين الفأر 1500011K16Rik). لعبت طرق تحليل الجينوم المقارن وتحليل التسلسل دورا حاسما في اكتشافها الأولي40،57،58،59،

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يوفر البروتوكول المعروض هنا تعليمات مفصلة حول كيفية استجواب المناطق الجينومية ذات الأهمية لإمكانات ترميز البروتين الدقيق باستخدام PhyloCSF على متصفح UCSC Genome Browser 48,49,50,51 سهل الاستخدام. كما هو مفصل أعلاه ، PhyloCSF هي خوارزمية جينوم مقارنة قوية تدمج النماذج الجينية وترددات استبدال الكودون لتحديد التوقيعات التطورية النموذجية لجينات ترميز البروتين48,49.......

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ويعلن صاحبا البلاغ أنه ليس لديهما مصالح مالية منافسة.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم دعم هذا العمل من خلال منح من المعاهد الوطنية للصحة (HL-141630 و HL-160569) ومؤسسة سينسيناتي لأبحاث الأطفال (جائزة الوصي).

....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
<قوي>موقع الويبعنوان الموقعRequirements
Clustal Omega Multiple Sequence Alignment Toolhttps://www.ebi.ac.uk/Tools/msa/clustalo/Web Profile.برنامج محاذاة التسلسل المتعدد للمحاذاة الفعالة لتسلسلات FASTA (أي للمقارنة بين الأنواع للبروتينات الدقيقة المحددة)
COXPRESSdbhttps://coxpresdb.jp< / a>Web متصفحيوفر علاقات جينية منظمة بشكل مشترك لتقدير وظائف الجينات
EMBL-EBI الأسئلة الشائعة حول أدوات المعلوماتية الحيويةhttps://www.ebi.ac.uk/seqdb/confluence/display/JDSAT/Bioinformatics+Tools+FAQweb الأسئلةالمتداولة (FAQs) لأدوات EMBL-EBI. يتضمن مفتاح الترميز اللوني لمحاذاة تسلسل البروتين
المعهد الأوروبي للمعلوماتية الحيوية (EMBL-EBI) ،
الأدوات وموارد البيانات		https://www.ebi.ac.uk/services/all< / a>متصفح الويبقائمة شاملة بمواقع الويب والأدوات وموارد البيانات المتاحة مجانا
Expasy - بوابة موارد المعلوماتية الحيوية السويسريةhttps://www.expasy.orgweb browserمجموعة من أدوات وموارد المعلوماتية الحيوية لتحليل تسلسل البروتين التي يحتفظ بها المعهد السويسري للمعلوماتية الحيوية (SIB)
المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية (NCBI)
البحث عن المجال		المحفوظhttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/cdd/wrpsb.cgi< / a>web متصفحأداة البحث لتحديد المجالات المحفوظة داخل البروتين أو ترميز تسلسل النوكليوتيدات
Pfam 35http://pfam.xfam.org< / a>متصفح، توفر قواعد البيانات المحاذاة والتصنيف عائلات ومجالات البروتين
وصف مركز المسار PhyloCSF https://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgTrackUi?hgsid=1267045267_TEc99h2oW5Q
edaCd4ir8aZ65ryaD&db=mm10
&c=chr2&g=hub_109801_
PhyloCSF_smooth		متصفح الويبوصف مفصل لمسارات PhyloCSF الممهدة و PhyloCSF Track Hub
   
   
   
   
   
SignalP 6.0https://services.healthtech.dtu.dk/service.php؟ SignalP-6.0< / a>متصفح الويبيتنبأ بوجود ببتيدات الإشارة وموقع مواقع الانقسام
الخاصة بها TMHMM - 2.0https://services.healthtech.dtu.dk/service.php؟ TMHMM-2.0< / a>متصفح الويبالتنبؤ باللولب عبر الغشاء في البروتينات UCSC
Genome Browser BLAT Searchhttps://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgBlat< / a>Web متصفحأداة تستخدم للعثور على المناطق الجينومية باستخدام معلومات تسلسل الحمض النووي أو البروتين
متصفحالجينوم UCSChttps://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgGatewayweb متصفحرابط مباشر إلى بوابة متصفح الجينوم
UCSC الصفحة الرئيسيةhttps://genome.ucsc.edu/Webمتصفح الموقع الرئيسي لمتصفح الجينوم UCSC
بياناتتتبع متصفح الجينوم UCSChttps://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgHubConnect#publicHubswebمتصفح رابط مباشر إلى قاعدة بيانات تتبع البيانات / المراكز العامة للبحث عن دليل مستخدم متصفح الجينوم UCSC Tracks وتحميله
https://genome.ucsc.edu/goldenPath/help/hgTracksHelp.htmlمتصفح الويبدليل مستخدم شامل يوضح بالتفصيل كيفية التنقل في متصفح الجينوم UCSC
WoLF PSORThttps://wolfpsort.hgc.jpWeb متصفحأداة التنبؤ بتوطين البروتين تحت الخلايا
الويب بوابة مراكز الويب

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Collins, F. S., Morgan, M., Patrinos, A. The human genome project: lessons from large-scale biology. Science. 300 (5617), 286-290 (2003).
  2. Lander, E. S., et al. Initial sequencing and analysis of the human genome. Nature. 409 (6822), 860-921 (2001).
  3. Sachidanandam, R., <....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

Microprotein IdentificationSequence AnalysisShort Open Reading FramesPhyloCSF AnalysisUCSC Genome BrowserMultiple Sequence AlignmentAmino Acid ConservationNoncoding RNA AnnotationDomain Structure PredictionComparative Genomics

مقالات ذات صلة