البحث على أساس نمط بيانات ابيجينوميك باستخدام جينيمو

الهدف العام من هذا الفيديو هو إظهار كيفية استخدام برنامج GeNemo للباحثين في مجال الدراسات فوق الجينية (epigenetic study) للحصول على مناطق التشابه بين العلامات فوق الجينية المختلفة وأنواع الخلايا المختلفة. كان هدفنا من إنشاء هذا البرنامج هو تمكين الباحثين من مقارنة وظائف بيانات خلاياهم مع قواعد البيانات العامة الواسعة والمعروفة، مثل Encode و Mousington. البحث المعلوماتي من خلال الأبحاث النموذجية عبر الكلمات المفتاحية.

في حال كانت خلاياك تتبع ثلاثة مسارات K4 أولية أو منحنيات محددة أخرى، فبينما تكون هذه المقارنات مفيدة، يمكن لـ GeNemo أيضاً البحث عن إضافات في البيانات الفعلية، بدلاً من مجرد التشابه في وصف البيانات. افترض أن لديك بروتيناً جديداً يربط الحمض النووي DNA مع معرفة مسبقة قليلة أو معدومة حول نوع التعديلات فوق الجينية أو تعداد الخلايا المتوقع ارتباطها به.

لا يزال بإمكان GeNemo المساعدة في تضييق نطاق الأهداف المحتملة. يمكن لـ GeNemo قراءة الملفات بتنسيقات متنوعة، بما في ذلك الرموز الرياضية واليونانية، وسوف يستخدم طرقاً مختلفة لمطابقة الأنماط. كما سيقوم بحل المناطق المستبعدة بناءً على درجة التشابه الخاصة بها، ويوفر خيارات لتصدير البيانات. والآن، سنقوم بتوضيح كيفية إجراء بحث باستخدام GeNemo.

لاستخدام GeNemo، ستحتاج إلى ملف بيانات خاص بك بتنسيق BED أو big wig، والذي يمكن تحويله من البيانات التجريبية الخام باستخدام أدوات المعلوماتية الحيوية الشائعة، مثل متصفح جينوم UCSC. أولاً، انتقل إلى GeNemo.org. وفي الصفحة الرئيسية، ستجد مربع بحث مع خيارات تحديد المواصفات.

اختر النوع الذي ترغب في مقارنة بياناتك به. في هذا الدرس التعليمي، سنستخدم homosapiens كنوع مرجعي. بعد ذلك، اختر ملفك الخاص لتحميله على GeNemo.

يمكن استضافة هذا الملف إما عبر الإنترنت أو على القرص المحلي الخاص بك. انسخ والصق عنوان URL في هذا المربع إذا كانت بياناتك متاحة عبر الإنترنت. أو انقر على الزر أدناه لتحميل ملف بيانات محلي.

سنستخدم ملفاً نموذجياً في هذا الدرس التعليمي. قد تستغرق عمليات البحث أحياناً وقتاً طويلاً لاكتمالها؛ لذا، إذا كنت لا ترغب في الانتظار، يمكنك تقديم عنوان بريدك الإلكتروني في هذا المربع.

وستتلقى رسالة بريد إلكتروني تحتوي على رابط للنتائج عند انتهاء عملية البحث. وإذا كنت تقدم بياناتك الخاصة بتنسيق BED، فهناك رابط URL آخر لتحميل ملف big wig لأغراض العرض فقط. كما يمكنك تحديد نطاق البحث في هذا المربع.

من أجل تحديد نطاق البحث، يجب عليك تحديد رقم الكروموسوم، بالإضافة إلى نطاق الأزواج القاعدية. سيتم قراءة المدخلين التاليين بنفس الطريقة: Chromosome1:1-1000000، أو عن طريق استبدال علامات الترقيم بمسافات، وهو ما يمثل تنسيق ملف BED.

الكروموسوم1 1 1000000. الآن، انقر فوق زر تحديد البيانات لاختيار أنواع المسارات المراد البحث عنها. يمكنك النقر فوق مربعات الاختيار الموجودة بجانب كل عينة بيانات للبحث فيها، كما توجد أيضاً وظيفة تصفية.

تعد وظيفة التصفية مفيدة لاختيار العديد من المسارات في وقت واحد. هنا، يمكنك تحديد الفئة المراد التصفية بناءً عليها، بالإضافة إلى استخدام الأزرار الموجودة في أسفل علامة التبويب. أما الأزرار الثلاثة الأولى فهي واضحة المعنى ومباشرة.

تؤدي وظيفة "التصفية" (Filter) إلى إلغاء تحديد جميع المسارات التي لا تنتمي إلى الفئات المختارة، وهي تعمل بشكل مشابه للبوابة المنطقية "و" (AND gate). ومن ناحية أخرى، تؤدي وظيفة "الاستبعاد" (Exclude) إلى إلغاء تحديد الفئات المختارة.

مثل بوابة "لا" (NOT gate). عندما تكون مستعداً، انقر فوق زر البحث لبدء عملية البحث. إذا كنت تبحث في العديد من المسارات، أو لم تحدد نطاق بحث أصغر، فقد تستغرق عملية البحث بعض الوقت.

في مربع النتائج، سترى أقساماً مختلفة من الجينوم حيث يتشابه ملف البيانات الخاص بك مع الأنواع التي تم البحث عنها في واحد أو أكثر من تسلسلات المسارات التي حددتها. يمكنك النقر على تحميل ملف BED لتنزيل ملف يحتوي على قائمة بالمناطق المتطابقة. انقر فوق زر العرض في كل مربع لمعاينة القسم المتطابق.

ستظهر لك في قسم العرض مسارات ملفات البيانات الخاصة بك، بالإضافة إلى المسار أو المسارات المطابقة. يمكنك التحرك باتجاه المنبع أو المصب عن طريق سحب الشريط العلوي الذي يحتوي على تسميات الأزواج القاعدية. وكما يتضح في هذا المثال، فإن القمة الظاهرة هنا تمثل تشابهًا بين المسارين.

بعد مشاهدة هذا الفيديو، سيكون لديك تصور جيد حول كيفية الحصول على مناطق التشابه بين مختلف العلامات فوق الجينية باستخدام GeNemo. ستشمل نتائج بحث GeNemo العثور على عوامل نسخ العلامات فوق الجينية، أو مثيلة الحمض النووي DNA methylation، أو إمكانية الوصول إلى الكروماتين، أو أنواع أخرى من الإشارات عبر أنواع مختلفة من الأنسجة التي تمتلك أنماطاً مشابهة في مواقع جينومية معينة لبياناتك محل الاهتمام. ومن هناك، قد تتمكن من ملاحظة ما إذا كان بروتين ربط الحمض النووي هذا قد يتفاعل مع عامل نسخ معين، أو بعض العناصر التنظيمية، أو أن له علاقة ببنية الكروماتين، وما إلى ذلك.

يمكنك أيضًا ملاحظة أنواع الأنسجة التي تظهر أعلى درجات التشابه مع مجموعة بياناتك، وهو ما قد يشير إلى الوظيفة التنموية للبروتين محل الدراسة. ومن خلال إجراء هذا النوع من البحث الواسع، يمكن لـ GeNemo تحديد المناطق والعلامات و/أو أنواع الخلايا المحتملة في وقت قصير نسبيًا. وبناءً على هذه النتائج، سيكون من الممكن أيضًا تضييق نطاق المناطق المحتملة ذات الأهمية لاستخلاص تجارب مستقبلية، مثل اختيار خط الخلايا المناسب للبروتين المعني، أو اختبار التفاعلات مع عوامل نسخ محددة، أو التعديل فوق الجيني عبر Co IP أو 3C أو 4C أو 5C أو HiC.

نأمل أن يكون هذا البرنامج التعليمي مفيداً، ونحن نعمل باستمرار على تحسين GeNemo. ولتحقيق هذه الغاية، نرحب بأي ملاحظات.