سير عمل على شبكة الإنترنت لاختيار المعززات الخاصة بالجينات والأنسجة

نحن مهتمون بفك تشفير الجينوم غير المشفر لفهم كيفية تنظيم الجينات ، ليتم التعبير عنها في الوقت المناسب والمكان المناسب. نقوم بتطوير بروتوكولات سهلة الاستخدام باستخدام أدوات الجينوم المستندة إلى الويب لجعل الاكتشاف المحسن في متناول جميع علماء الأحياء. توافر واسع للبيانات متعددة الوسائط التي يمكن أن تساعد في تضييق نطاق موقع المعززات وسهولة الوصول إلى هذه البيانات من خلال واجهات الويب مفتوحة المصدر.

يتيح ذلك تحديد المحسن الشامل دون الحاجة إلى خبرة البرمجة من الباحثين. يوفر هذا البروتوكول أساسا لأي شخص ليس لديه خلفية في بيولوجيا المحسن لبدء التنقل في مجموعات البيانات المتاحة للجمهور لاسترداد المعززات للجينات ذات الأهمية. نستخدم TBX5 ، وهو لاعب معروف في بيولوجيا القلب ، كدراسة حالة.

حدد سير العمل لدينا 21 معززا ، والتي قد تلقي الضوء على آليات نمو القلب وأمراض القلب الخلقية. سنقوم بتوسيع بروتوكولنا بمصادر بيانات جديدة ، بما في ذلك علم الجينوم المكاني ، مع تطوير أدوات إضافية سهلة الاستخدام لعلماء الأحياء. للبدء ، افتح متصفح Ensembl Genome.

حدد مجموعة الجينوم التي تطابق الأنواع والإصدار محل الاهتمام. أدخل الجين محل الاهتمام في حقل البحث وانقر فوق Go.من النتائج ، انقر فوق معرف جين Ensembl المناسب ، ثم قم بالتمرير إلى قسم الملخص "وانقر فوق المنطقة بالتفصيل "الرابط لتصور المنطقة المحيطة بالجين محل الاهتمام. الآن ، ابحث عن الجينين اللذين يحيطان بالجين محل الاهتمام باستخدام مسار Gene Legend.

تظهر هذه الجينات كعناصر مرئية تمثل التعليقات التوضيحية المدمجة ل Ensembl و Havana ضمن التعليقات التوضيحية للجينات الأساسية من مسار GENCODE. حدد اتجاه الجين محل الاهتمام من خلال ملاحظة العلامات الأكبر من أو الأقل بجانب أسماء الجينات. انقر فوق المؤشر واسحبه عبر المنطقة بين الجينات بين هذه الجينات ، ثم انقر فوق الانتقال إلى المنطقة "في المربع المنبثق لعرض المنطقة المحددة.

قم بتخصيص الشاشة بالنقر فوق "إضافة" أو إزالة المسارات" في الجزء العلوي من عارض المسار. استخدم عناصر التحكم في التكبير/التصغير والتنقل لضبط العرض لتحسين التصور للمنطقة. في عارض علامة التبويب المنطقة بالتفصيل، انقر فوق تكوين هذه الصفحة" في الشريط الجانبي.

في الشريط الجانبي تكوين صورة المنطقة، ضمن التنظيم، حدد النشاط حسب الخلية أو الأنسجة. استخدم شريط البحث عن الخلية أو الأنسجة للعثور على الأنسجة المطلوبة وتحديدها ، أو استخدم الفهرس الأبجدي أسفل الشريط. انقر فوق علامة التبويب "التجارب" بجوار خيار الخلية أو الأنسجة.

اختر H3K4me1 وH3K27ac كعلامة للمحسنات وH3K4me3 كعلامة للمروجين وانقر فوق تكوين عرض المسار. بعد ذلك ، حدد عرض المسارات "لتصور المناطق المميزة ب H3K4me1 داخل منطقة الكشف عن المحسن والمناطق المميزة ب H3K4me3 في اتجاه المنبع من الجين محل الاهتمام. انقر فوق العناصر المرئية أو الصندوقية الملونة في مسار H3K4me1 لاسترداد الإحداثيات الجينومية للمناطق المميزة داخل منطقة الكشف المحددة.

يؤدي هذا إلى فتح النافذة المنبثقة Hists و Pols ، والتي تعرض الموقع الجيني للعنصر في أزواج أساسية. بدلا من ذلك ، حدد يدويا مناطق الاهتمام لكل ميزة جينومية عن طريق النقر والسحب على المسار لإحاطة قمم الرسم البياني أسفل مسارات H3K4me1 أو H3K27ac. ثم انسخ إحداثيات الموقع الجيني في ملف نصي واحفظ الملف بتنسيق BED.

الوصول إلى بوابة بيانات 4DN. في الصفحة الرئيسية ، تأكد من تحديد مجموعات التجارب "كمحور Y للشريط المكدس الرئيسي ، ونوع التجربة" محدد كمحور X ، ويتم تجميع المؤامرة حسب الكائن الحي. حدد موقع شريط Insitu Hi-C على طول المحور X وانقر على الجزء الذي يمثل مجموعات التجارب البشرية.

في النافذة المنبثقة ، انقر فوق الزر "استعراض" وحدد الخلايا العضلية لعضلة القلب "والجين الذي يثير اهتمامنا ، TBX5 ، المرتبط بتكوين أعضاء القلب. انقر فوق الرابط الموجود في عمود العنوان"للعينة الحيوية ذات الصلة المقابلة للأنسجة ذات الأهمية. ثم ، في علامة التبويب الملفات المعالجة "، انقر فوق استكشاف البيانات" لفحص مجموعة بيانات Hi-C بمزيد من التفصيل.

أدخل إحداثيات المروج المحدد في الأنسجة ذات الأهمية وانقر بزر الماوس الأيمن فوق خريطة الحرارة لتمييز المنطقة أفقيا. تسمح هذه الخطوط بتتبع منطقة المروج بصريا عبر خريطة التمثيل اللوني. إذا لزم الأمر، اضبط طريقة العرض عن طريق سحبها عموديا حتى تتماشى الحدان العلوي والدني في إحداثيات Y لشريط البحث مع حدود منطقة الاهتمام.

لإزالة أي خطوط غير مرغوب فيها ، انقر بزر الماوس الأيمن فوق السطر وحدد أفقي "أو قاعدة عمودية ، ثم انقر فوق إغلاق سلسلة". أدخل إحداثيات جميع محسنات التحكم التي تم التحقق من صحتها تجريبيا لحساب عتبة التفاعل استنادا إلى الحد الأدنى لقيم التفاعل الخاصة بها. اعرض معززات التحكم الثلاثة من الأدبيات جنبا إلى جنب مع منطقة المروج من Ensembl باستخدام طريقة العرض المعدة مسبقا.

ثم حدد عتبة محسن المروج باستخدام معززات التحكم هذه عن طريق تحديد أدنى درجة تفاعل غير صفرية كما هو موضح بمفتاح اللون على الجانب الأيمن من مصفوفة خريطة الحرارة. أدخل الإحداثيات الجينومية لجميع مناطق المحسن المرتبطة ب H3K4me1 وقم بتمييزها عموديا على خريطة الحرارة Hi-C. قم بتصفية المناطق المتفاعلة بشكل ضعيف عن طريق مقارنة درجات التفاعل للمناطق المميزة ب H3K4me3 مقابل عتبة التفاعل.

حدد الإحداثيات الجينومية التي توضح ترددات التفاعل فوق هذا العتبة، والتي تظهر كإشارات أكثر تركيزا أو أغمق على خريطة التمثيل الحراري، واحفظها بتنسيق BED. ثلاثة من معززات القلب الأربعة التي تم تحديدها في متصفح VISTA Cardiac Enhancer ، HS2329 و mm1282 و mm370 ، متداخلة مع المناطق التي تنبأ بها بروتوكول الكشف عن المحسن المستند إلى الويب. يتداخل المحسن الثاني مع كل من المنطقة التي تنبأ بها بروتوكول الكشف عن المحسن ومحسن تم التحقق من صحته تجريبيا.

أظهر المحسن 16 تداخلا مع كل من مناطق المحسن المتوقعة والبيانات التجريبية السابقة. لم يتداخل المحسن التاسع مع أي معززات متوقعة من خط الأنابيب ولكنه أظهر إثراء جزئيا لإشارة H3K4me1.