Name: خط أنابيب المعلوماتية الحيوية للتحقيق في التطور الجزيئي والتعبير الجيني باستخدام الحمض النووي الريبي-seq (فيديو) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-05-28T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 9 s
Description: اكتشف خط أنابيب المعلوماتية الحيوية لتحليل تسلسل الحمض النووي الريبي ودراسة التطور الجزيئي للجينات المرشحة في Hydra vulgaris. تُساعد هذه الطريقة الباحثين على فهم تطور الجينات والتعبير الجيني.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

نشكر أدريانا بريسكو وجيل سميث ورابي مراد وألين ج. رانجيل على المشورة والتوجيه في دمج بعض هذه الخطوات في سير العمل لدينا. كما أننا ممتنون لكاثرين ويليامز، وإليزابيث ريبواه، وناتاشا بيتشياني على تعليقاتهم على المخطوطة. وقد دعم هذا العمل جزئيا من قبل مؤسسة جورج هيويت لزمالة البحوث الطبية إلى A.M.M.

وليس لدى صاحبي البلاغ ما يكشفان عنه.

الغرض من هذا البروتوكول هو تقديم مخطط تفصيلي للخطوات اللازمة لوصف عائلة الجينات باستخدام بيانات الحمض النووي الريبي-seq. وقد ثبت أن هذه الأساليب تعمل لمجموعة متنوعة من الأنواع ومجموعات البيانات4و34و35. وقد تم تبسيط خط الأنابيب الذي أنشئ هنا وينبغي أن يكون سهلا بما فيه الكفاية ليتبعه مبتدئ في المعلوماتية الحيوية. أهمية البروتوكول هو أنه يحدد جميع الخطوات والبرامج اللازمة لإكمال تحليل قابل للنشر. خطوة حاسمة في البروتوكول هو وجود ت...

وقد سهل التقدم في تكنولوجيات التسلسل تسلسل الجينوم والنسخ من الكائنات الحية غير النموذجية. بالإضافة إلى زيادة جدوى تسلسل الحمض النووي والحمض النووي الريبي من العديد من الكائنات الحية ، وفرة من البيانات متاحة للجمهور لدراسة الجينات ذات الأهمية. الغرض من هذا البروتوكول هو توفير خطوات المعلوماتية الحيوية للتحقيق في التطور الجزيئي والتعبير عن الجينات التي قد تلعب دورا هاما في الكائن الحي ذات الاهتمام.
التحقيق في تطور الجينات أو الجينات الأسرة يمكن أن توفر نظرة ثاقبة في تطور النظم البيولوجية. عادة ما يتم تحديد أفراد عائلة الجينات من خلال تحديد الزخارف المحفوظة أو تسلسل الجينات المتجانسة. تم التحقيق في تطور عائلة الجينات سابقا باستخدام الجينوم من الكائنات الحية نموذج ذات الصلة البعيدة1. ويتمثل أحد القيود المفروضة على هذا النهج في أنه ليس من الواضح كيف تتطور هذه الأسر الجينية في الأنواع ذات الصلة الوثيقة ودور الضغوط البيئية الانتقائية المختلفة. في هذا البروتوكول، ونحن تشمل البحث عن homologs في الأنواع ذات الصلة الوثيقة. من خلال توليد فيلوجيني على مستوى الفيلوم، يمكننا أن نلاحظ الاتجاهات في تطور الأسرة الجينية مثل الجينات المحفوظة أو الازدواجية الخاصة بالنسب. على هذا المستوى، يمكننا أيضا التحقيق فيما إذا كانت الجينات هي تقويم العظام أو البارالوجات. في حين أن العديد من التجانسات تعمل على الأرجح بشكل مماثل لبعضها البعض ، إلا أن هذا ليس بالضرورة هو الحال2. دمج الأشجار النباتية في هذه الدراسات مهم لحل ما إذا كانت هذه الجينات المتجانسة هي تقويم العظام أم لا. في eukaryotes، العديد من تقويم العظام الاحتفاظ بوظائف مماثلة داخل الخلية كما يتضح من قدرة البروتينات الثدييات لاستعادة وظيفة تقويم العظام الخميرة3. ومع ذلك ، هناك حالات حيث يقوم جين غير تقويم العظام بوظيفة مميزة4.
تبدأ الأشجار النباتية في تحديد العلاقات بين الجينات والأنواع ، ومع ذلك لا يمكن تعيين الوظيفة فقط على أساس العلاقات الوراثية. توفر دراسات التعبير الجيني إلى جانب الشروح الوظيفية وتحليل الإثراء دعما قويا لوظيفة الجينات. الحالات التي يمكن فيها قياس التعبير الجيني ومقارنته عبر الأفراد أو أنواع الأنسجة يمكن أن تكون أكثر دلالة على الوظيفة المحتملة. يتبع البروتوكول التالي الأساليب المستخدمة في التحقيق في جينات الأوبسين في Hydra vulgaris7، ولكن يمكن تطبيقها على أي نوع وأي عائلة جينية. وتوفر نتائج هذه الدراسات أساسا لمزيد من التحقيق في وظائف الجينات وشبكات الجينات في الكائنات غير النموذجية. على سبيل المثال ، فإن التحقيق في فيلوجيني من opsins ، وهي البروتينات التي تبدأ سلسلة نقل ضوئي ، يعطي سياقا لتطور العينين والكشف عن الضوء8و9و10و11. في هذه الحالة ، يمكن للكائنات غير النموذجية وخاصة الأنواع الحيوانية القاعدية مثل cnidarians أو ctenophores توضيح الحفظ أو التغيرات في سلسلة النقل الضوئي والرؤية عبر clades12و13و14. وبالمثل، فإن تحديد البيلوجيني والتعبير وشبكات عائلات الجينات الأخرى سيخبرنا بالآليات الجزيئية الكامنة وراء التكيفات.

<table><tbody><tr><td>مجموعة المحلل الحيوي للحمض النووي</td><td>Agilent</td><td>5067-4626</td><td>مواد المختبر الرطبة</td></tr> مجموعة <tr><td>المحلل الحيوي - الحمض النووي الريبي</td><td>Agilent</td><td>5067-1513</td><td>مواد المختبر الرطبة</td></tr><tr><td>BLAST + v. 2.8.1</td><td></td><td></td><td>على مجموعة الكمبيوتر * https://ftp.ncbi.nlm.nih.gov/blast/executables/blast+/LATEST/</td></tr> <tr><td>Blast2GO (على جهاز الكمبيوتر الخاص بك)</td><td></td><td></td> <td>على الكمبيوتر المحلي https://www.blast2go.com/b2g-register-basic</td></tr><tr><td>boost v. 1.57.0</td><td></td><td></td><td>على مجموعة الكمبيوتر</td></tr><tr><td>Bowtie v. 1.0.0</td><td></td><td></td><td>على مجموعة الكمبيوتر https://sourceforge.net/projects/bowtie-bio/files/bowtie/1.3.0/</td></tr> <tr><td>مجموعة الحوسبة (موصى به بشدة)</td><td></td><td></td> <td>ملاحظة: من الأفضل إجراء تحليلات البيانات الجينومية على مجموعة حوسبة عالية الأداء لأن الملفات كبيرة جدا.</td></tr><tr><td>أزرار أكمام v. 2.2.1</td><td></td><td></td><td>على مجموعة الكمبيوتر</td></tr><tr><td>edgeR v. 3.26.8 (في R)</td><td></td><td></td><td>في Rstudio https://bioconductor.org/packages/release/bioc/html/edgeR.html</td></tr><tr><td>gcc v. 6.4.0</td><td></td><td></td><td>على مجموعة الكمبيوتر</td></tr><tr><td>Java v. 11.0.2</td><td></td><td></td><td>على مجموعة الكمبيوتر</td></tr><tr><td>MEGA7 (على جهاز الكمبيوتر الخاص بك)</td><td></td><td></td><td>على الكمبيوتر المحلي https://www.megasoftware.net</td></tr><tr><td>MEGAX v. 0.1</td><td></td><td></td><td>على الكمبيوتر المحلي https://www.megasoftware.net</td></tr><tr><td>NucleoSpin RNA II kit</td><td>Macherey-Nagel</td><td>740955.5</td><td>مواد المختبر الرطب</td></tr><tr><td>perl 5.30.3</td><td></td><td></td><td>على مجموعة الكمبيوتر</td></tr><tr><td>python</td><td></td><td></td><td>على مجموعة</td></tr><tr><td>الكمبيوتر Qubit 2.0 مقياس الفلور</td><td>ThermoFisher</td><td>Q32866</td><td>مواد المختبر الرطب</td></tr><tr><td>R v.4.0.0</td><td></td><td></td><td>على مجموعة الكمبيوتر https://cran.r-project.org/src/base/R-4/</td></tr> <tr><td>RNAlater</td> مواد <td>المختبر الرطب</td><td>ThermoFisher</td><td>AM7021</td></tr><tr><td>RNeasy kit</td><td>Qiagen</td><td>74104</td><td>مواد المختبر الرطب</td></tr><tr><td>RSEM v. 1.3.0</td><td></td><td></td><td>برامج الكمبيوتر https://deweylab.github.io/RSEM/</td></tr><tr><td>RStudio v. 1.2.1335</td><td></td><td></td><td>على الكمبيوتر المحلي https://rstudio.com/products/rstudio/download/#download</td></tr><tr><td>Samtools v. 1.3</td><td></td><td></td><td>SRA Toolkit v</td></tr><tr><td>. 2.8.1</td><td></td><td></td><td>على مجموعة الحواسيب https://github.com/ncbi/sra-tools/wiki/01.-Downloading-SRA-Toolkit</td></tr><tr><td>STAR v. 2.6.0c</td><td></td><td></td><td>على مجموعة الحاسوب https://github.com/alexdobin/STAR</td></tr><tr><td>StringTie v. 1.3.4d</td><td></td><td></td><td>على نظام المجموعة الحاسوبية https://ccb.jhu.edu/software/stringtie/</td></tr> <tr><td>Transdecoder v. 5.5.0</td><td></td><td></td><td>على مجموعة الكمبيوتر https://github.com/TransDecoder/TransDecoder/releases</td></tr><tr><td>Trimmomatic v. 0.35</td><td></td><td></td><td>على مجموعة الكمبيوتر http://www.usadellab.org/cms/?page=trimmomatic</td></tr><tr><td>الثالوث v.2.8.5</td><td></td><td></td><td>على مجموعة الكمبيوتر https://github.com/trinityrnaseq/trinityrnaseq/releases</td></tr><tr><td>TRIzol</td><td>ThermoFisher</td><td>15596018</td><td>مواد المختبر</td></tr><tr><td>الرطب TruSeq RNA مكتبة الإعدادية v2</td><td>Illumina</td><td>RS-122-2001</td><td>مواد المختبر الرطبة</td></tr><tr><td>TURBO خالية من الحمض النووي</td><td>ThermoFisher</td><td>AM1907</td><td>مواد</td></tr> <tr><td></td><td>المختبر الرطب</td><td></td><td></td></tr><tr><td>*قد تتطلب التنزيلات والتثبيت على مجموعة الكمبيوتر الوصول إلى الجذر. اتصل بمسؤول الشبكة.</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

خط أنابيب المعلوماتية الحيوية للتحقيق في التطور الجزيئي والتعبير الجيني باستخدام الحمض النووي الريبي-seq

A Bioinformatics Pipeline for Investigating Molecular Evolution and Gene Expression using RNA-seq

غالبا ما يكون تقطير مجموعات البيانات الكبيرة والإبلاغ عنها، مثل الجينوم الكامل أو بيانات النسخ، مهمة شاقة. إحدى الطرق لكسر النتائج هي التركيز على عائلة جينية واحدة أو أكثر مهمة للكائن الحي والدراسة. في هذا البروتوكول، نحدد الخطوات المعلوماتية الحيوية لتوليد فيلوجيني وتحديد التعبير عن الجينات ذات الاهتمام. يمكن للأشجار النباتية إعطاء فكرة عن كيفية تطور الجينات داخل الأنواع وفيما بينها وكذلك الكشف عن علم الكائنات الحية. ويمكن تعزيز هذه النتائج باستخدام بيانات الحمض النووي الريبي-seq لمقارنة التعبير عن هذه الجينات في مختلف الأفراد أو الأنسجة. ويمكن أن تكشف دراسات التطور الجزيئي والتعبير عن أساليب التطور وحفظ وظيفة الجينات بين الأنواع. يمكن أن يكون توصيف عائلة الجينات بمثابة نقطة انطلاق للدراسات المستقبلية ويمكن أن يسلط الضوء على عائلة جينية مهمة في جينوم جديد أو ورقة نسخ.

تم تلخيص الطرق المذكورة أعلاه في الشكل 1 وتم تطبيقها على مجموعة بيانات من أنسجة هيدرا فولغاريس. H. vulgaris هو اللافقاريات المياه العذبة التي تنتمي إلى Cnidaria فيلوم الذي يشمل أيضا الشعاب المرجانية، قناديل البحر، شقائق النعمان البحر. H. vulgaris يمكن أن تتكاثر لا جنسي عن طريق الناشئة وأنها يمكن أن تجدد رؤوسهم وقدمهم عند تقسيمها. في هذه الدراسة، ونحن تهدف إلى التحقيق في تطور والتعبير عن الجينات أوبسين في هيدرا7. في حين تفتق...

الغرض من هذا البروتوكول هو التحقيق في تطور والتعبير عن الجينات المرشحة باستخدام بيانات تسلسل الحمض النووي الريبي.

Distilling and reporting large datasets, such as whole genome or transcriptome data, is often a daunting task. One way to break down results is to focus ...

يحدد هذا البروتوكول الخطوات المعلوماتية الحيوية للتحقيق في التطور الجزيئي والتعبير عن الجينات المرشحة. هنا نقدم تعليمات شاملة بحيث يمكن لأي شخص لديه خبرة المعلوماتية الحيوية الحد الأدنى من تشغيل من خلال هذا البروتوكول. يمكن تطبيق خط الأنابيب هذا على أي كائن حي وأي عائلة جينية.إحدى القضايا الشائعة عند القيام المعلوماتية الحيوية هي فشل البرامج النصية قذيفة. عند محاولة هذا البروتوكول، تأكد من أن لديك أحدث البرامج، اقرأ ملفات الخطأ، وتحقق من الدليل بعناية. للبدء، قم بتسجيل الدخول إلى حساب نظام المجموعة الكمبيوتر على محطة طرفية أو إطار تطبيق PuTTY.على المحطة الطرفية، قم بتنزيل الإصدار 2.8.1 من مجموعة أدوات SRA باستخدام Wget، ثم قم بإنهاء تثبيت البرنامج. ابحث NCBI عن رقم الانضمام SRA للعينات المطلوبة، ثم الحصول على بيانات تسلسل RNA في إطار المحطة الطرفية. الحصول على ملفين FASTQ لنوع الملفات المقترنة نهاية.العثور على الجينوم المرجعي على الانترنت إذا كان أحد موجود. للحصول على تجميع مرجع اكتب wget في إطار المحطة الطرفية ثم لصق عنوان الارتباط. إذا كان متوفرا، أيضا نسخ ملف GTF والبروتين FASTA ملف للجينوم المرجعي.فهرسة الجينوم، ثم خريطة يقرأ وحساب التعبير لكل عينة. إعادة تسمية ملف النتائج إلى شيء وصفي، وإنشاء مصفوفة من جميع التهم. افتح نافذة متصفح الإنترنت واذهب إلى NCBI GenBank.في شريط البحث،

a-bioinformatics-pipeline-for-investigating-molecular-evolution-gene

Research

JoVE Journal

Biology

علم الأحياء

استخدمت RNA-التسلسل والتحليلات المعلوماتية الحيوية لتحديد عوامل النسخ أعرب كبير وبشكل مختلف في لين-CD34 + ولين CD34- القطعان من EMLcells الماوس. هذه عوامل النسخ قد تلعب أدوارا مهمة في تحديد التبديل بين الخلايا لين لين CD34--CD34 + ومتباينة جزئيا تجديد الذات.

تحديد العوامل الرئيسية تنظيم-تجديد الذات والتمايز في الخلايا المكونة للدم EML السلائف بواسطة تحليل الحمض النووي الريبي التسلسل

نصف طريقة مستهدفة قائمة على تسلسل الحمض النووي الريبي تتضمن إعداد مكتبات (كدنا) المفهرسة ، والتهجين والالتقاط باستخدام مجسات مخصصة وتحليل البيانات لاستجواب النصوص المختارة للتعبير الجيني والطفرات واندماج الجينات. يسمح RNAseq المستهدف بتقييم سريع وفعال من حيث التكلفة للنصوص المحددة على جهاز التسلسل المكتبي.

استهدفت RNA تسلسل الفحص لتحديد خصائص التعبير الجيني والجينوم التعديلات

هنا ، نقدم نهج المعلوماتية الحيوية وتحليلات لتحديد خط-1 التعبير علي مستوي معين.

الجيش النيبالي الجديد الجيل التالي التسلسل وخط أنابيب المعلوماتية الحيوية لتحديد خط التعبير-1s في مستوي محدد الموضع

هنا هو إجراء متدرج لتمايز في المختبر من keratinocytes الإنسان الأولية عن طريق تثبيط الاتصال تليها توصيف على المستوى الجزيئي من قبل تحليل الحمض النووي الريبي- seq.

توصيف التمايز في المختبر من خلايا الكيراتينوسيات الأولية البشرية بواسطة تحليل الحمض النووي الريبي-SEQ

تصف هذه الطريقة الخطوات لتحسين جودة وكمية بيانات التسلسل التي يمكن الحصول عليها من عينات الحمض النووي الريبي (FFPE) المدمجة (FFPE) ذات البارافين. نحن نصف المنهجية لتقييم جودة عينات FFPE-RNA بدقة أكبر ، وإعداد مكتبات التسلسل ، وتحليل البيانات من عينات FFPE-RNA.

الأمثل لتسلسل وتحليل العينات FFPE-RNA المتدهورة

وقدم بروتوكول مفصل لأساليب تحليل التعبير التفاضلي لتسلسل الحمض النووي الريبي: ليما، إيدج آر، DESeq2.

ثلاث طرق لتحليل التعبير التفاضلي لتسلسل الحمض النووي الريبي: ليما، إيدج آر، DESeq2

يسمح هذا البروتوكول بمراقبة الجودة الأولية لتجارب تسلسل الحمض النووي الريبي لعلماء الأحياء في المختبرات الرطبة ذوي الخبرة المحدودة في المعلوماتية الحيوية.

Rup (خط أنابيب تقييم قابلية الاستخدام RNA-seq) - مراقبة الجودة لتجارب تسلسل الحمض النووي الريبي السائبة في حقيقيات النوى

نحن هنا تقرير من الجيل recombinase تري من خلال التطور ، وجهت الجزيئية. TRE recombinase تعترف تسلسل هدف محدد مسبقا ضمن تسلسل LTR للطليعة الفيروس HIV - 1 ، مما أسفر عن ختان البنات والقضاء على طليعة الفيروس من خلايا بشرية مصابة. في حين لا يزال في مراحله الأولى ، والتطور الجزيئي الموجه تسمح بإنشاء الأنزيمات المخصصة التي ستكون بمثابة أدوات جراحة الجزيئية والطب الجزيئي.

الجزيئية تطور Recombinase تري

يصف هذا الإجراء كيفية تأسيس الخلية الأولية الثقافات المكونة للدم من نخاع عظام الفئران وتبعتها ترنسفكأيشن باستخدام الجينات electroporation MXCell بولسير النظام.

التحضير لزراعة الخلايا المكونة للدم الابتدائية من نخاع عظام الفئران لElectroporation

مظاهرة للعزلة من الحبل الشوكي لفأر الولدان الدراسات الكهربية.

الحبل الشوكي الكهربية

اكتشف خط أنابيب المعلوماتية الحيوية لتحليل تسلسل الحمض النووي الريبي ودراسة التطور الجزيئي للجينات المرشحة في Hydra vulgaris. تُساعد هذه الطريقة الباحثين على فهم تطور الجينات والتعبير الجيني.

خط أنابيب المعلوماتية الحيوية للتحقيق في التطور الجزيئي والتعبير الجيني باستخدام الحمض النووي الريبي-seq

استكشف المزيد من الفيديوهات