Búsqueda basada en el patrón de datos epigenómica GeNemo

El objetivo general de este video es mostrar a los investigadores en el campo del estudio epigenético cómo utilizar el programa GeNemo para obtener regiones de similitud entre diferentes marcas epigenéticas y diferentes tipos celulares. Nuestro objetivo al crear este programa fue permitir a los investigadores comparar sus datos sobre funciones celulares con sus amplias bases de datos públicas conocidas, como Encode y Mousington. Búsqueda de información mediante investigación típica a través de palabras clave.

En el límite, sus células presentan tres curvas de primización K4 u otras curvas específicas. Aunque estos patrones son útiles, GeNemo también puede buscar adiciones en los datos reales, en lugar de similitudes en la descripción de los datos. Suponga que tiene una proteína novedosa que interactúa con el ADN y sobre la cual existe poco o ningún conocimiento a priori acerca del tipo de modificaciones epigenéticas o recuentos celulares con los que se espera que esté relacionada.

GeNemo aún puede ayudar a reducir los posibles objetivos. GeNemo puede leer archivos en una variedad de formatos, incluyendo matemáticas y letras griegas, y utilizará diferentes métodos de coincidencia de patrones. También resolverá las regiones descartadas según su puntuación de similitud, y ofrece opciones para exportar datos. Y ahora, vamos a mostrar cómo realizar una búsqueda con GeNemo.

Para utilizar GeNemo, necesitará su propio archivo de datos en formato BED o big wig, que puede convertirse a partir de datos experimentales brutos mediante herramientas comunes de bioinformática, como el navegador del genoma UCSC. Primero, vaya a GeNemo.org. En la página principal, verá un cuadro de búsqueda con opciones de especificación.

Seleccione la especie con la que desea comparar sus datos. Para este tutorial, usaremos homosapiens como especie de referencia. Luego, elija su propio archivo para cargarlo en GeNemo.

Este archivo puede alojarse en línea o en su unidad local. Copie y pegue la URL en este cuadro si sus datos están en línea. O haga clic en el botón de abajo para cargar un archivo de datos local.

Para este tutorial, utilizaremos un archivo de muestra. A veces, las búsquedas pueden tardar mucho tiempo en completarse. Si no desea esperar, puede proporcionar su dirección de correo electrónico en este cuadro.

Y recibirá un correo electrónico con un enlace a los resultados cuando la búsqueda haya finalizado. Si está proporcionando sus propios datos en formato BED, hay otra URL para cargar un archivo big wig únicamente con fines de visualización. También puede especificar un rango de búsqueda en este cuadro.

Para especificar un rango de búsqueda, debe indicar el número del cromosoma, así como el rango de pares de bases. Las siguientes dos entradas se leerían de la misma manera: Chromosome1:1-1000000. O reemplazando los signos de puntuación por espacios, que es el formato de archivo BED.

Cromosoma1 1 1000000. Ahora, haga clic en el botón de selección de datos para elegir qué tipos de pistas desea buscar. Puede hacer clic en las casillas junto a cada muestra de datos para buscar en ella, pero también hay una función de filtro.

La función de filtro es útil para seleccionar muchas pistas al mismo tiempo. Aquí, puede seleccionar la categoría desde la cual desea filtrar, así como utilizar los botones en la parte inferior de la pestaña. Los primeros tres botones son bastante autoexplicativos.

El filtro hace que todas las pistas que no pertenecen a las categorías seleccionadas queden desmarcadas. Algo así como una compuerta AND. Por otro lado, excluir hace que las categorías seleccionadas queden desmarcadas.

Como una puerta NOT. Cuando esté listo, haga clic en el botón de búsqueda para comenzar la búsqueda. Si está buscando muchas pistas y/o no ha especificado un rango de búsqueda más pequeño, la búsqueda podría tardar un poco.

En el cuadro de resultados, verá varias secciones del genoma donde su archivo de datos y la especie buscada son similares en una o más de las secuencias de seguimiento que especificó. Puede hacer clic en descargar archivo BED para obtener un archivo que contiene una lista de las regiones coincidentes. Haga clic en el botón mostrar en cada cuadro para visualizar la sección coincidente.

En la sección de visualización, verá la pista de sus propios archivos de datos, así como la pista o pistas coincidentes. Puede moverse aguas arriba o aguas abajo deslizando la barra superior con las etiquetas de pares de bases. Como puede observar en este ejemplo, la montaña aquí representa una similitud entre las dos pistas.

Después de ver este video, debería tener una buena idea de cómo obtener regiones de similitud entre diferentes marcadores epigenéticos utilizando GeNemo. Los resultados de la búsqueda de GeNemo incluirán marcadores epigenéticos como factores de transcripción detectados, metilación del ADN, accesibilidad del cromógeno u otros tipos de señales en diversos tipos de tejidos que presenten patrones similares en ciertas ubicaciones genómicas a sus datos de interés. A partir de ahí, podría determinar si esta proteína que se une al ADN podría interactuar con algún factor transcripcional, algunos elementos reguladores o tener alguna relación con la estructura de la cromatina, etc.

Puede observarse además qué tipos de tejidos presentan la mayor similitud con su conjunto de datos, lo cual puede indicar la función de desarrollo de su proteína de interés. Al realizar este tipo de búsqueda amplia, GeNemo puede devolver regiones tentativas, marcadores y/o tipos celulares en un tiempo relativamente corto. A partir de estos resultados, también sería posible delimitar las áreas potenciales de interés para diseñar experimentos futuros, como seleccionar la línea celular adecuada para la proteína en cuestión, probar interacciones con factores de transcripción específicos, o modificaciones epigenéticas mediante Co-IP, 30C, 4C, 5C o HiC.

Esperamos que este tutorial haya sido útil, y estamos trabajando constantemente para mejorar GeNemo. Con este fin, agradecemos cualquier comentario.