الجينومية MRI -- وهو من الموارد العامة للدراسة أنماط تسلسل الحمض النووي داخل الجينوم

الهدف العام من هذا الإجراء هو استكشاف عدم العشوائية في المدى المتوسط، والتي تُسمى أيضاً عدم التجانس، لتسلسل جينومي يحدده المستخدم. ويتم تحقيق ذلك أولاً من خلال فحص تكوين قليلة النوكليوتيدات (oligonucleotide) لتسلسل مدخل، وإنشاء جدول تكرار لقليلات النوكليوتيدات التي يتكون منها التسلسل. ويتم الوصول إلى هذا الهدف عن طريق تشغيل برنامج SRI Analyzer.

تتمثل الخطوة الثانية في إنتاج تسلسلات عشوائية لها نفس تركيب قليلات النوكليوتيد (oligonucleotide) تماماً مثل التسلسل المدخل. ويتم تحقيق ذلك عن طريق استدعاء برنامج مولد SRI. أما الخطوة الثالثة من الإجراء فهي البحث عن قطع ضمن التسلسلات المدخلة والعشوائية تكون غنية بشكل ملحوظ بنوكليوتيد معين أو تركيبة نوكليوتيدية معينة، على سبيل المثال، GC أو ag.

يتم تحقيق هذا الهدف بواسطة برنامج MRI Analyzer. وتتمثل الخطوة النهائية من الإجراء في تنزيل الملفات التي تحتوي على تتابعات لجميع مناطق MRI التي اكتشفها البرنامج. وفي النهاية، يمكن الحصول على نتائج تظهر أن غالبية المناطق الجينومية في arias متعددة الخلايا غنية بشكل ملحوظ بقطع تحتوي على تطرفات في تركيب القواعد تم اكتشافها لكل من النيوكليوتيدات الأربعة أو أي من تركيباتها.

ترتبط هذه المناطق المتجانسة بتشكيلات غير اعتيادية للحمض النووي DNA أو بخصائص محددة له. ويمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة عن أسئلة جوهرية في مجال علم الجينوم، مثل العثور على عناصر DNA وظيفية محتملة ضمن مساحات شاسعة من التسلسلات غير المشفرة، بما في ذلك المناطق البينية بين الجينات أو المداخل. ومع أن هذه الطريقة يمكن أن توفر رؤى حول جينومات الثدييات، إلا أنه يمكن تطبيقها أيضاً على كائنات أخرى مثل اللافقاريات والنباتات والفطريات والبكتيريا.

افتح الصفحة الرئيسية لحزمة genomic mid-range in homogeneity أو G GM I عبر الإنترنت من خلال المورد الويب www.bioinfo.utoledo. edu/gri. كما يوفر هذا المورد معلومات مفصلة عن البرامج في رابط Readme الخاص بالمساعدة.

بينما يتم إدراج جميع المواد المنشورة حول التصوير بالرنين المغناطيسي الجينومي (genomic MRI) والخوارزميات المماثلة في رابط الموارد ذات الصلة، قم بإنشاء ملف بتسلسل منسق سريع لبدء جلسة تحليل A-G-M-R-I. يبدأ التسلسل المنسق السريع بعلامة "carrot" أو رمز "أكبر من" (>)، يليه معرف أو اسم فريد وتسلسل في السطور التالية. ستقوم تقنية genomic MRI بمعالجة النيوكليوتيدات T وG وC فقط، على الرغم من السماح بإدخال أحرف أخرى.

يتم استخدام ملف التسلسل الخاص بجين PKD1. لتوضيح الجلسة، اضغط على زر البدء. سيؤدي ذلك إلى فتح صفحة ويب جديدة، تمنح خيار نسخ ولصق تسلسل الإدخال في النافذة المخصصة، أو في حال كان الملف كبيراً.

لتحميل الملف، انقر على زر اختيار الملف لتحميل ملف ما. تصفح وصولاً إلى الملف المطلوب. ثم انقر على زر بدء هذه الجلسة بهذا الملف. سيظهر تأكيد يفيد بتحميل الملف بنجاح في أعلى الصفحة أدناه.

هذه الرسالة هي معرف للجلسة الحالية، والتي تكون في هذه الحالة C eight EP oh six. لتحليل عدم التجانس قصير المدى لتسلسل الإدخال، انقر فوق زر analyze short range in homogeneity. سيفتح البرنامج صفحة جديدة مصممة خصيصاً لتنفيذ برنامج SRI Analyzer.

نحتاج هنا إلى اختيار الحد الأقصى لطول قليلة النوكليوتيدات المراد فحصها. وبما أن تسلسلات الإدخال لدينا ذات حجم متوسط يبلغ حوالي 50,000 نوكليوتيد، فإننا نختار الـ formers كأقصى طول لقليلة النوكليوتيدات التي سيتم حساب تردداتها. وأخيرًا، نحتاج إلى الضغط على زر تحليل الملف (analyze file) فوراً.

يقوم البرنامج بحساب تكرارات جميع قليلات النوكليوتيد (oligonucleotides) بالطول المختار والأطوال الأصغر منها ضمن التسلسل المدخل. وللاطلاع على تكرارات جميع قليلات النوكليوتيد، انقر على رابط تحميل ملف التركيب. هذا الملف مسمى ملف المستخدم.

يمثل com جدولاً يتكون من ثلاثة أعمدة. يحدد العمود الأول الأوليغونوكليوتيدات، بينما يمثل العمود الثاني تردداتها النسبية، ويمثل العمود الثالث عدد مرات ظهور الأوليغونوكليوتيد ضمن التسلسل المدخل.

لإنشاء تسلسلات عشوائية لها نفس تركيب قليلة النوكليوتيد الموجود في ملف الإدخال، انقر فوق علامة تبويب مولد SRI. في الصفحة الجديدة، اختر عدد عينات التسلسلات العشوائية المراد إنشاؤها. ستتضمن كل عينة من هذه العينات تسلسلات عشوائية بنفس عدد وطول التسلسلات المدخلة في ملف المستخدم.

في هذا المثال، ملف المستخدم هو تسلسل جين PKD1. بعد ذلك، اختر أطول طول للأوليغونوكليوتيدات التي سيتم تقريب تردداتها في التسلسلات العشوائية عن طريق تحديد زر الخيار الخاص بـ "formers"، والذي يشير إلى أوليغونوكليوتيدات مكونة من أربع قواعد. بعد ذلك، اختر الرقم 2 لعدد عينات التسلسلات العشوائية المراد توليدها.

أخيرًا، ابدأ البرنامج بالنقر على زر "توليد الملف" (generate file) لتسلسلات الإدخال التي تضم مئات الآلاف من النوكليوتيدات. قد يستغرق توليد التسلسلات العشوائية بضع دقائق، لذا انتظر حتى تظهر روابط التحميل الزرقاء في أسفل هذه الصفحة.

لتحليل التجانس في النطاق المتوسط للمتواليات المدخلة والعشوائية، انقر فوق علامة تبويب محلل MRI. وفي الصفحة الجديدة، حدد المتوالية المراد تحليلها من مربع قائمة الملفات المراد تحليلها. ثم اختر محتوى GC من قائمة أنواع المحتوى السبعة.

يشير محتوى GC إلى تركيب G زائد C. يتيح حقل حجم النافذة (window size) اختيار طول النافذة التي سيتم من خلالها فحص التسلسلات الغنية والفقيرة بالمحتوى. حافظ على حجم النافذة الافتراضي وهو 50 nucleotides.

وأخيرًا، اختر الحد الأعلى والحد الأدنى للمناطق الغنية بالمحتوى والمناطق الفقيرة بالمحتوى على التوالي. يمكن تحديد هذه الحدود من خلال عدد نوكليوتيدات معينة في النافذة الحالية أو من خلال النسبة المئوية لهذه النوكليوتيدات في النافذة. وفي هذه الحالة، دعنا نختار في البداية قيمًا عشوائية وهي 60% للحد الأعلى و 30% للحد الأدنى.

بعد ذلك، اضغط على زر analyze file. وبناءً على ذلك، يظهر رابط لملف المخرجات ويتم عرض تمثيل رسومي للنتائج. تُحدد جميع المناطق الغنية بالمحتوى على طول التسلسل المدخل كمسامير زرقاء متجهة للأعلى، بينما تُحدد المناطق الفقيرة بالمحتوى كمسامير حمراء متجهة للأسفل. يوضح الرسم البياني وجود عدد كبير جداً من المسامير الزرقاء التي تشير إلى المناطق الغنية بـ GC، وعدد أقل بكثير من المسامير الحمراء التي تشير إلى المناطق الفقيرة بـ GC.

وهذا يعني أن المعلمات المختارة ليست مثالية. في التكرار التالي، استخدم عتبة عليا بنسبة 75% وعتبة سفلى بنسبة 32%. ومرة أخرى، ابدأ تشغيل محلل MRI بالنقر فوق زر تحليل الملف.

يوضح الرسم البياني الجديد أنه حتى مع المعايير الجديدة الأكثر صرامة، لا تزال هناك المئات من الارتفاعات الزرقاء. لذا، قم بزيادة الحد الأعلى إلى 80% وأعد إجراء الحسابات. يظهر الرسم البياني الجديد أن هناك 62 منطقة غنية بـ GC تحتوي على محتوى GC أكبر من أو يساوي 80%، و28 منطقة فقيرة بـ GC بمحتوى GC أقل من 32%. بعد ذلك، قارن نتائج ملف الإدخال مع التسلسلين العشوائيين اللذين يمتلكان نفس تركيب قليلة النوكليوتيد (oligonucleotide) الخاص بجين PKD one.

للقيام بذلك، قم بتغيير التسلسل من جين PKD one إلى التسلسل العشوائي باستخدام مربع قائمة ملفات التحليل مع الحفاظ على نفس المعاملات للمناطق الغنية بـ GC والمناطق الفقيرة بـ GC. يوضح العرض الرسومي الذي تم إنشاؤه حديثاً للتسلسل العشوائي رقم واحد أن هذا التسلسل العشوائي يحتوي على منطقة واحدة فقط فقيرة بـ GC و31 منطقة غنية بـ GC. قد يظهر تسلسل عشوائي آخر بعض التذبذب في عدد المناطق الغنية والفقيرة بالمحتوى، ولكن يجب أن يكون الاتجاه العام هو نفسه.

إن المتسلسلات العشوائية لجين PKD1 أقل بعدة مرات. كما أن المناطق الغنية بـ GC أقل بأكثر من 10 مرات من المناطق الفقيرة بـ GC. يستخدم العرض التوضيحي التالي نوعاً آخر من محتوى MRI.

في نفس الحزمة، تحتوي الإنترونات لجين بشري على عدة مناطق غنية بيورين مرتبطة بتراكيب DNA. في صفحة محلل MRI، قم بتغيير محتوى DNA إلى النيوكليوتيدات ag التي تمثل البيورينات. اجعل حجم النافذة مساوياً لـ 50 قاعدة، وقم بتغيير الحد العلوي إلى 80% والحد السفلي إلى 10%. ثم اضغط على زر "analyze file" لتشغيل البرنامج.

يوضح الرسم البياني المعروض أن هذا الجين يحتوي على ست مناطق غنية بـ ag تظهر على شكل مسامير عمودية زرقاء، و14 منطقة فقيرة بـ ag تظهر على شكل مسامير حمراء. بعد ذلك، قارن هذه النتائج التي تم الحصول عليها لجين PKD one مع البيانات المستمدة من التسلسلات العشوائية التي تمتلك نفس التركيب الأوليغونوكليوتيدي للجين قيد الدراسة؛ أولاً، انتقل إلى التسلسل العشوائي، على سبيل المثال الرقم اثنين، وحافظ على نفس المعاملات المستخدمة في الاختبار السابق. ويظهر الرسم البياني لهذا التسلسل العشوائي أنه يحتوي على منطقة واحدة فقط غنية بـ ag ولا يحتوي على أي مناطق فقيرة بـ AG.

يتم حفظ جميع البيانات التي تم إنشاؤها خلال الجلسة في ملفات خاصة يمكن الوصول إليها عبر علامة تبويب "تنزيل الملفات" الموجودة في الزاوية العلوية اليمنى من كل صفحة ويب. بعد فتح هذا الرابط، قم بتنزيل التسلسل المدخل بالإضافة إلى جميع التسلسلات العشوائية التي تم إنشاؤها. يوجد أسفل قائمة الملفات هذه رابط لجدول تكرار قليلة النيوكليوتيد الذي تم إنشاؤه بواسطة برنامج محلل SRI.

بعد ذلك، تتوفر روابط لجميع النتائج التي أنشأها برنامج تحليل MRI خلال الجلسة. على سبيل المثال، انقر فوق الملف RAND one four AGCO 50 32 14، والذي يمثل النتائج التي تم الحصول عليها للتسلسل العشوائي رقم 1 بالمعلمات التالية: محتوى AG بنسبة 50، ونطاق نافذة بطول nucleotide، وعتبة عليا 32 nucleotides، وعتبة سفلى 14 nucleotides.

في هذا الملف، تتوفر جميع قطع تسلسل النيوكليوتيدات التي تطابق معايير الغنى أو الفقر، وإحداثياتها، في قائمة وفقاً لمواقعها المتتالية على طول التسلسل المدخل. بعد مشاهدة هذا الفيديو، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية التنقل عبر genomic MRI، وهو مورد حوسبي.