Method Article

محاذاة بيانات السلاسل الزمنية المتزامنة باستخدام توصيف فقدان نموذج تزامن دورة الخلية للمقارنات عبر التجارب

DOI:

10.3791/65466

⸱

June 9th, 2023

 ,  ,  ,  , 
1Department of Biology, Duke University, 2Department of Biology, University of Massachusetts, 3Orlando Data Science LLC, 4Department of Computer Science, Duke University

In This Article

Summary

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

يتمثل أحد تحديات تحليل تجارب السلاسل الزمنية المتزامنة في أن التجارب غالبا ما تختلف في طول فترة التعافي من التزامن وفترة دورة الخلية. وبالتالي ، لا يمكن تحليل القياسات من التجارب المختلفة بشكل إجمالي أو مقارنتها بسهولة. نصف هنا طريقة لمواءمة التجارب للسماح بإجراء مقارنات خاصة بالطور.

Abstract

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

غالبا ما يعتمد التحقيق في دورة الخلية على مزامنة مجموعات الخلايا لقياس المعلمات المختلفة في سلسلة زمنية حيث تجتاز الخلايا دورة الخلية. ومع ذلك ، حتى في ظل ظروف مماثلة ، تظهر التجارب المكررة اختلافات في الوقت اللازم للتعافي من التزامن واجتياز دورة الخلية ، وبالتالي منع المقارنات المباشرة في كل نقطة زمنية. تتفاقم مشكلة مقارنة القياسات الديناميكية عبر التجارب في المجموعات السكانية الطافرة أو في ظروف النمو البديلة التي تؤثر على وقت استعادة التزامن و / أو فترة دورة الخلية.

لقد نشرنا سابقا نموذجا رياضيا بارامتريا يسمى توصيف فقدان تزامن دورة الخلية (CLOCCS) الذي يراقب كيفية إطلاق المجموعات المتزامنة للخلايا من التزامن والتقدم خلال دورة الخلية. يمكن بعد ذلك استخدام المعلمات المستفادة من النموذج لتحويل النقاط الزمنية التجريبية من تجارب السلاسل الزمنية المتزامنة إلى مقياس زمني طبيعي (نقاط شريان الحياة). بدلا من تمثيل الوقت المنقضي بالدقائق من بداية التجربة ، يمثل مقياس شريان الحياة التقدم من التزامن إلى دخول دورة الخلية ثم عبر مراحل دورة الخلية. نظرا لأن نقاط شريان الحياة تتوافق مع مرحلة الخلية المتوسطة داخل السكان المتزامنين ، فإن هذا المقياس الزمني الطبيعي يسمح بإجراء مقارنات مباشرة بين التجارب ، بما في ذلك تلك التي لها فترات وأوقات استرداد مختلفة. علاوة على ذلك ، تم استخدام النموذج لمواءمة تجارب دورة الخلية بين الأنواع المختلفة (على سبيل المثال ، Saccharomyces cerevisiae و Schizosaccharomyces pombe) ، مما يتيح المقارنة المباشرة لقياسات دورة الخلية ، والتي قد تكشف عن أوجه التشابه والاختلاف التطورية.

Introduction

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

تعد قياسات السلاسل الزمنية التي يتم إجراؤها على مجموعات متزامنة من الخلايا أثناء تقدمها خلال دورة الخلية طريقة قياسية للتحقيق في الآليات التي تتحكم في تقدم دورة الخلية1،2،3،4،5،6،7،8. تعد القدرة على إجراء مقارنات عبر تجارب السلاسل الزمنية المتزامنة / الإصدار أمرا حيويا لفهمنا لهذه العمليات الديناميكية. يمكن أن يؤدي استخدام التجارب المكررة لتأكيد النتائج إلى زيادة الثقة في إمكانية استنساخ الاستنتاجات. علا....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

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

1. جمع مرحلة دورة الخلية والبيانات التجريبية

  1. قم بمزامنة الخلايا فيما يتعلق بدورة الخلية باستخدام طريقة التزامن المطلوبة (على سبيل المثال ، التطهير بالطرد المركزي كما هو موضح في Leman et al.18 أو تزاوج اعتقال الفرمون كما هو موضح في Rosebrock 19 ؛ يتضمن كل من Leman et al.18 و Rosebrock 19 أيضا طرقا للإفراج عن التزامن). ابدأ في أخذ العينات عبر السلسلة الزمنية ، مع التأكد من أن السلسلة الزمنية لا تقل عن فترتين كاملتين من دورة الخلية ، وعلى النحو الأمثل ، اجمع 10 عينات على الأقل لكل دورة خلية. في كل نقطة زمنية ، اجمع عينة لبيانات طور دورة الخلية (التبر....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

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

تم تطبيق الخطوات الموضحة في البروتوكول أعلاه وفي سير العمل في الشكل 1 على خمس تجارب سلاسل زمنية متزامنة لدورة الخلية لإظهار مقارنتين تمثيليتين: بين النسخ المتماثلة بطرق تزامن مختلفة (فرمون التزاوج وشطف الطرد المركزي18) ومنصات التسلسل (تسلسل الحمض النووي الريبي [RNA-seq] والمصفوفات الدقيقة) ، وكذلك عبر الظروف التجريبية. تم إجراء تجارب متعددة باستخدام S. cerevisiae ، وتم جمع مرحلة دورة الخلية والبيانات التجريبية لكل تجربة. يتضمن سير العمل استخدام CLOCCS لتحديد .......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

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

تقدم هذه الورقة طريقة لتقييم البيانات بشكل أكثر دقة وكمية من تجارب السلاسل الزمنية على مجموعات متزامنة من الخلايا. تستخدم الطريقة المعلمات المستفادة من CLOCCS ، وهو نموذج استدلال بايزي يستخدم بيانات مرحلة دورة الخلية المدخلة ، مثل البيانات الناشئة وبيانات محتوى الحمض النووي الخلوي المتدفق ، لتحديد معلمات كل تجربة14,15. يستخدم CLOCCS بيانات مرحلة دورة الخلية المدخلة لاستنتاج المعلمات لكل تجربة ، والتي يتم استخدامها بعد ذلك للمحاذاة إلى مقياس شريان الحياة المشترك. .......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

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

ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للكشف عنه.

Acknowledgements

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

تم دعم S. Campione و S. Haase بتمويل من المؤسسة الوطنية للعلوم (DMS-1839288) والمعاهد الوطنية للصحة (5R01GM126555). بالإضافة إلى ذلك ، يود المؤلفون أن يشكروا Huarui Zhou (جامعة ديوك) على تعليقاتهم على المخطوطة وعلى الاختبار التجريبي للبروتوكول. نشكر أيضا فرانسيس موتا (جامعة فلوريدا أتلانتيك) وجوشوا روبنسون على مساعدتهم في كود Java.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
2x PBSلحل التثبيت. موصوف في ليمان 2014.
4٪ فورمالديهايدلحل التثبيت.
100٪ إيثانوللتثبيت قياس التدفق الخلوي. موصوف في Haase 2002.
CLOCCShttps://gitlab.com/haase-lab-group/cloccs_alignment.git
مقياس التدفقالخلوي لبروتوكول قياس التدفق الخلوي.
Githttps://git-scm.com/
Java 19https://www.oracle.com/java/technologies/downloads/#java19
المجهرلعد الخلايا والبراعم.
Minicondahttps://docs.conda.io/en/latest/
البروتيازلبروتوكول قياس التدفق الخلوي. موصوف في Haase 2002.
RNAse حللبروتوكول قياس التدفق الخلوي. موصوف في Haase 2002.
SYTOX الأخضر الحمض النووي صبغInvitrogenS7020لتلوين قياس التدفق الخلوي. موصوف في Haase 2002.
تريسدرجة الحموضة 7.5
محلول

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Tyers, M., Tokiwa, G., Futcher, B. Comparison of the Saccharomyces cerevisiae G1 cyclins: Cln3 may be an upstream activator of Cln1, Cln2 and other cyclins. EMBO Journal. 12 (5), 1955-1968 (1993).
  2. Schwob, E., Nasmyth, K.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Cell Cycle SynchronyTime Series AlignmentLifeline NormalizationCross Experiment ComparisonSynchronized Cell PopulationsCell Cycle PhaseFlow CytometryBudding YeastTranscriptomic DataProteomic Data

Related Articles