Method Article

سير عمل تم التحقق منه لمعالجة بيانات MiRNA-Seq وتحليل المعلوماتية الحيوية باستخدام R

DOI:

10.3791/68760

⸱

October 24th, 2025

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Nephrology, 905th Hospital of PLA Navy, Naval Medical University, 2Department of Nephrology, Naval Medical Center of PLA, Naval Medical University, 3Department of Nephrology, Gongli Hospital of Shanghai Pudong New Area, 4Department of Nephrology, Shanghai Changzheng Hospital, Second Affiliated Hospital of Naval Medical University (Second Military Medical University), 5Department of Cellular Biology and Anatomy, Medical College of Georgia at Augusta University

In This Article

Summary

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

هنا ، نقدم بروتوكولا لتحليل بيانات miRNA-Seq باستخدام R. يمكن سير العمل الباحثين من استكشاف الشبكات المنظمة ل miRNA ، وأهميتها في الأسئلة البيولوجية والسريرية المتنوعة. يهدف هذا العمل إلى أن يكون بمثابة دليل عملي لكل من الباحثين المبتدئين وذوي الخبرة في مجال المعلوماتية الحيوية miRNA.

Abstract

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

MicroRNAs (miRNAs) هي منظمات مهمة بعد النسخ تؤثر على مجموعة واسعة من العمليات الفسيولوجية والمرضية. مع تقدم تقنيات التسلسل عالية الإنتاجية ، برز miRNA-Seq كأداة قوية لتحديد أنماط تعبير miRNA. ومع ذلك ، فإن التفسير الموثوق به لهذه البيانات يتطلب خط أنابيب تحليل موحد وقابل للتكرار. هنا ، نقدم سير عمل تم التحقق منه لمعالجة بيانات miRNA-Seq وتحليل المعلوماتية الحيوية باستخدام R. يشمل هذا البروتوكول جميع الخطوات الأساسية ، بما في ذلك المعالجة المسبقة للبيانات الأولية ، ومراقبة الجودة ، والمحاذاة ، والقياس الكمي ، والتطبيع ، وتحليل التعبير التفاضلي ، والتنبؤ بالهدف ، والإثراء الوظيفي ، وبناء الشبكة التنظيمية. تم تصميم سير العمل من أجل المرونة والشفافية ، ويدمج حزم R المعتمدة على نطاق واسع ويدعم التعليقات التوضيحية الخاصة بالأنواع والتخصيص المعياري. بالإضافة إلى ذلك ، يتم توجيه المستخدمين لإجراء التفسير البيولوجي النهائي من خلال الاستفادة من قواعد البيانات المنسقة وأدوات التصور مثل Cytoscape. لا يدعم هذا البروتوكول التحليل الإحصائي القوي فحسب ، بل يتيح أيضا رؤى ذات مغزى حول تفاعلات miRNA-mRNA وأدوارها في آليات المرض. إنه مناسب بشكل خاص لكل من الباحثين المبتدئين وذوي الخبرة الذين يجرون اكتشاف المؤشرات الحيوية miRNA أو نمذجة الأمراض أو دراسات تكاملية متعددة الأوميكس.

Introduction

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

MicroRNAs (miRNAs) هي جزيئات RNA قصيرة غير مشفرة تؤثر بشكل كبير على التعبير الجيني من خلال العمل في مرحلة ما بعد النسخ1. تعمل عادة عن طريق الارتباط بالتسلسلات التكميلية في 3 مناطق غير مترجمة (UTRs) من الحمض النووي الريبي المرسال المستهدف (mRNAs) ، مما يؤدي إلى تدهور mRNA أو القمع الانتقالي1. على مدى العقدين الماضيين ، تم التعرف بشكل متزايد على miRNAs كمنظمين مركزيين لمختلف العمليات البيولوجية ، بما في ذلك تكاثر الخلايا ، والتمايز ، وموت الخلايا المبرمج ، والاستجابات المناعية ، ونمو الأعضاء2. علاوة على ذلك ، فإن عدم تنظيم تعبير miRNA متورط في التسبب في العديد من ال....

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

Protocol

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

ملاحظة: المواد التي تحتوي على روابط برامج مدرجة في جدول المواد.

1. إعداد عينات الحمض النووي الريبي ومكتبات التسلسل

ملاحظة: قم بإجراء استخراج الحمض النووي الريبي وتسلسله خارج سير العمل الحسابي هذا. هناك أكثر من طريقة لتحليل بيانات تسلسل miRNA. يوفر هذا القسم سياق واحد عملي.

  1. استخراج الحمض النووي الريبي الكلي: استخراج إجمالي الحمض النووي الريبي من العينات البيولوجية باستخدام مجموعة محسنة لعزل الحمض النووي الريبي الصغير (على سبيل المثال ، مجموعة عزل الحمض النووي الريبي الصغير). اتبع بروتوكول الشركة المصنعة بعناية. تأكد من استخدام المواد ا....

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

Results

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

قمنا بتنزيل مصفوفة تعبير microRNA من GSE133530 وأجرينا تحليل التعبير التفاضلي مباشرة. قدمنا مثالا على نص R التحليلي لمجموعة البيانات في الملف التكميلي 1. أجرت مجموعة البيانات تنميطا عالميا ل miRNA على 16 كيسا كلويا بأحجام مختلفة (الحد الأدنى من الخراجات: أقل من 1-5 مل ، ن = 10 ؛ الخراجات المتوسطة: بين 10-25 مل ، ن = 4 ؛ الخراجات الكبيرة: أكبر من 50 مل ، ن = 4) والأنسجة الكيسية البسيطة (MCT ، ن = 7 ، بما في ذلك 1 تكرار) من أربع كلى متعددة الكيسات PKD1. بالإضافة إلى ذلك ، ت.......

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

Discussion

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

يمثل تحليل بيانات miRNA-Seq تحديات مميزة نظرا لصغر حجم القراءات وتكرارها ، مما يجعل مراقبة الجودة الصارمة والمعالجة المسبقة أمرا بالغ الأهمية. واحدة من أهم الخطوات في سير العمل هي تقليم المحول. نظرا لأن miRNAs يبلغ طولها حوالي 22 نيوكليوتيدا، يمكن أن تهيمن تسلسلات المحول بسهولة على القراءات إذا لم تتم إزالتها بشكل صحيح. يمكن أن يؤدي الفشل في إجراء تشذيب دقيق إلى اختلال المحاذاة وتضخم القراءات الإيجابية الخاطئة. وبالمثل ، يجب تنفيذ ترشيح الجودة قبل المحاذاة للتخلص من القواعد منخفضة الجودة.......

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

Disclosures

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

يعلن المؤلفون عدم وجود مصالح متنافسة.

Acknowledgements

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

ونعرب عن تقديرنا لوكالات التمويل والمتعاونين الذين يدعمون هذا المشروع. خطة عمل شنغهاي للابتكار العلمي والتكنولوجي (22Y11905500 ، 24142201800) ، المشروع المؤسسي لمستشفى جيش التحرير الشعبي الصيني رقم 905 (2024Q021) ، مشروع أبحاث الشباب التابع للجنة الصحة لمنطقة تشانغنينغ (2024QN29) ومشروع البحث للجامعة الطبية البحرية (2024QN040).

....

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Agilent-021827 المصفوفة الدقيقة miRNA البشريةأجيلينت/مصفوفة تجارية لتوصيف microRNAs للعينات البشرية
رَبْطَة عُنُق كَفَرَاشَةجامعة جونز هوبكنزhttp://bowtie-bio.sourceforge.net/index.shtmlأداة برمجية لمحاذاة قراءات التسلسل مع التسلسلات المرجعية الطويلة
clusterProfiler (حزمة R)الموصل الحيويhttps://bioconductor.org/packages/clusterProfiler/حزمة R مصممة لتحليل الإثراء الوظيفي وتصور البيانات البيولوجية عالية الإنتاجية.
قطع التكيفالمصدر المفتوحhttps://cutadapt.readthedocs.ioأداة سطر الأوامر التي تزيل تسلسلات المحول والبادئات وذيول poly-A والأجزاء الأخرى غير المرغوب فيها من قراءات التسلسل عالي الإنتاجية.
Cytoscapeكونسورتيوم Cytoscapehttps://cytoscape.org/منصة برمجية مفتوحة المصدر مصممة لتصور وتحليل الشبكات البيولوجية المعقدة.
DESeq2 (حزمة R)الموصل الحيويhttps://bioconductor.org/packages/DESeq2/حزمة R مصممة لتحليل التعبير الجيني التفاضلي لبيانات العد
EnhancedVolcano (حزمة R)الموصل الحيويhttps://bioconductor.org/packages/EnhancedVolcano/  حزمة R مصممة لإنشاء مؤامرات بركانية بجودة النشر.
فاست كيو سيبابراهام المعلوماتية الحيويةhttps://www.bioinformatics.babraham.ac.uk/projects/fastqc/أداة مراقبة الجودة مفتوحة المصدر لبيانات التسلسل عالية الإنتاجية.
featureCountsقراءة فرعية / SourceForgehttp://subread.sourceforge.net/برنامج يستخدم لحساب القراءات المعينة للسمات الجينومية
HTSeq-countحزمة بايثونhttps://htseq.readthedocs.ioأداة سطر الأوامر التي تحسب عدد التسلسل عالي الإنتاجية المحاذي الذي يقرأ الميزات الجينومية المتداخلة مثل الجينات أو الإكسونات. أنا
Illumina Human v2 MicroRNA التعبير حبةIllumina /مصفوفة تجارية لتوصيف microRNAs للعينات البشرية
multiMiR (حزمة R)الموصل الحيويhttps://bioconductor.org/packages/multiMiR/حزمة R توفر أكبر مجموعة متكاملة من microRNA المتوقعة والتحقق من صحتها تجريبيا &ndash ؛ استهداف التفاعلات جنبا إلى جنب مع ارتباطاتها بالأمراض والأدوية.
org. Hs.eg.db (حزمة R)الموصل الحيويhttps://bioconductor.org/packages/org.Hs.eg.db/حزمة تعليقات توضيحية مصممة لأبحاث الجينوم البشري (الإنسان العاقل).
برنامج Rمشروع Rhttps://www.r-project.org/مشروع مفتوح المصدر للحوسبة الإحصائية
RstudioPosit PBC/تساعد بيئة التطوير المتكاملة على أن تكون أكثر إنتاجية مع R و Python
أدوات سامالمصدر المفتوحhttp://www.htslib.org/حزمة برامج لمعالجة بيانات التسلسل من الجيل التالي (NGS).

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Hsu, P. W., et al. miRNAMap: genomic maps of microRNA genes and their target genes in mammalian genomes. Nucleic Acids Res. 34 (Database issue), D135-D139 (2006).
  2. Fragiadaki, M. Lessons from....

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

MiRNA SeqMiRNA ExpressionData ProcessingBioinformatics AnalysisDifferential ExpressionTarget PredictionFunctional EnrichmentRegulatory NetworkR PackagesCytoscape Visualization

Related Articles