Ce rapport décrit une méthode impliquant un script R dans le logiciel open source RStudio pour analyser des ensembles de données à grande échelle obtenus à partir d’expériences de séries chronologiques.
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Article de méthode
Ce rapport décrit une méthode impliquant un script R dans le logiciel open source RStudio pour analyser des ensembles de données à grande échelle obtenus à partir d’expériences de séries chronologiques.
Les grands ensembles de données sont de plus en plus courants dans le domaine scientifique. Il est important de développer des outils conviviaux pour permettre aux chercheurs d’analyser facilement ces grands ensembles de données. Ici, nous introduisons une méthode impliquant un script R dans le logiciel open source RStudio pour analyser des ensembles de données à grande échelle obtenus à partir d’expériences de séries temporelles. Cette méthode nécessite une intervention minimale de la part de l’utilisateur, ce qui permet à un débutant qui n’a pas de connaissances préalables de R ou d’expérience en programmation de l’utiliser. Les instructions détaillées décrites ici et dans le script R guideront davantage les utilisateurs sur la façon d’utiliser la méthode. Les données d’entrée et les résultats de sortie sont stockés dans le même dossier d’un ordinateur local, ce qui permet d’effectuer l’analyse n’importe où et n’importe quand. Les résultats sont organisés dans des dossiers pour une interprétation facile, et ils peuvent être facilement traités pour générer des chiffres pour les publications. Cette méthode a été utilisée avec succès pour analyser les données de l’horloge circadienne et les données d’explosion des espèces réactives de l’oxygène, toutes deux contenant des ensembles de données à grande échelle provenant d’expériences de séries chronologiques dans un format de plaque à 96 puits. Nous pensons que cette méthode fournit une solution facile et puissante pour les chercheurs dans l’analyse de grands ensembles de données similaires obtenus par des expériences de séries chronologiques.
Avec la disponibilité accrue de grands ensembles de données dans le domaine scientifique, il est important de développer des outils conviviaux pour permettre aux chercheurs d’analyser rapidement ces grands ensembles de données avec précision et facilité. L’un des types de grands ensembles de données communs provient de l’utilisation du gène de la luciférase comme rapporteur, ce qui a permis un examen facile, continu et non invasif de l’expression des gènes dans les cellules et les organismes vivants. L’automatisation de l’enregistrement de la luminescence a transformé la mesure de la luminescence de la luciférase et a conduit à une expansion de la collecte de données, en particulier dans le champ de l’horloge circadienne 1,2. À l’aide de microplaques à 96 puits et d’un lecteur automatique de plaques avec un empileur, des milliers d’échantillons exprimant le gène de la luciférase peuvent être analysés individuellement en séries chronologiques, parfois à des intervalles d’une heure pendant des jours, dans une seule expérience. De telles expériences à haut débit ont abouti à la production de grands ensembles de données que les expériences traditionnelles d’expression génique utilisant la collecte d’échantillons à la main, suivie d’un traitement de l’ARN, ne pourraient pas atteindre. Il est important d’analyser de tels ensembles de données en temps opportun, mais cela peut s’avérer difficile.
Bien qu’il existe une pléthore d’outils pour analyser les données pour la rythmique, de nombreux outils analysent les tests basés sur le comportement animal plutôt que l’expression rapporteuse de luminescence 3,4,5,6,7 (tableau supplémentaire S1). Certains outils nécessitent que les chercheurs aient des compétences préalables en programmation informatique, telles que des compétences en Python ou un accès à MATLAB. D’autres outils nécessitent l’achat d’un logiciel, ce qui peut s’avérer coûteux. Certaines solutions pratiques gratuites sont disponibles en ligne. L’un de ces outils est BioDare28, qui offre une variété de méthodes différentes pour analyser les données de rythmique. BioDare2 est un outil en ligne convivial qui nécessite une expertise informatique minimale. Les utilisateurs doivent télécharger les données saisies en ligne et télécharger les données sortantes de l’interface en ligne pour un traitement ultérieur.
Ici, nous présentons des scripts R conviviaux avec de multiples capacités pour analyser facilement des ensembles de données à grande échelle. Nous utilisons le logiciel gratuit et open-source RStudio9, une interface pour R et Python, pour exécuter les scripts. RStudio peut être utilisé sur divers systèmes informatiques, notamment Windows, Mac et Linux. Dans ce rapport, des instructions détaillées sont fournies pour guider les utilisateurs sur la façon d’utiliser les scripts R, en particulier dans les sections 1 et 2 du protocole. Cette méthode nécessite une intervention minimale de la part de l’utilisateur. Un débutant qui n’a pas de connaissances préalables en R et qui n’a aucune expérience en programmation sera capable d’utiliser la méthode pour analyser de grands ensembles de données à partir d’essais de luciférase ou d’autres types d’ensembles de données avec des données de séries chronologiques. Toutes les données d’entrée et de sortie sont stockées sur un ordinateur local, de sorte qu’une analyse peut être effectuée n’importe où sans restriction d’accès à Internet, une fois que tous les packages R pertinents sont téléchargés pour la première fois. Les données de sortie sont triées dans des dossiers bien organisés avec des résultats prêts à être traités pour les publications. Des analyses statistiques sont également incluses dans le produit afin de fournir une évaluation rapide des différences entre les échantillons. Ainsi, la méthode R pourrait fournir une solution facile et puissante pour les chercheurs dans l’analyse de grands ensembles de données.
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1. Analyse de l’horloge circadienne basée sur la luciférase
2. Dosage des ROS à base de luminol
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Étude de cas 1. Le test de luminescence pour l’activité de l’horloge circadienne avec des plantules d’Arabidopsis
Nous avons précédemment montré que le gène GLYCINE-RICH RNA-BINDING PROTEIN 7 (GRP7) était contrôlé par la protéine de l’horloge maîtresse CIRCADIAN CLOCK-ASSOCIATED 1 (CCA1) et que l’expression circadienne de GRP7 est importante pour son rôle dans la défense des plantes, en utilisant des plantes transgén...
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Nous présentons ici l’utilisation de scripts R dans RStudio pour fournir une méthode conviviale pour l’analyse de données à grande échelle obtenues à partir d’expériences de séries chronologiques au format 96 puits. Cette méthode nous a permis d’analyser rapidement et facilement les données d’enregistrement de la luminescence obtenues à partir de milliers d’échantillons dans des expériences de séries chronologiques pour évaluer l’activité de l’horloge circadienne des semis de plantes aux...
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Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à divulguer.
Nous remercions les membres du laboratoire Lu pour leur aide dans ce travail. Nous remercions Min Gao et Matthew Fabian pour l’utilisation de leurs données non traitées et Benjamin Harris pour l’aide et/ou les conseils dans la réalisation de ce script R. Nous remercions John B. Hogenesch du centre médical de l’hôpital pour enfants de Cincinnati d’avoir fourni des données de luminescence à partir de cellules de mammifères pour l’étude de cas 2. Nous remercions également John B. Hogenesch, Andrew Millar de l’Université d’Édimbourg et Mary Harrington du Smith College pour les discussions utiles qui ont eu lieu lors du développement de cette méthode. Ce travail a été partiellement soutenu par des subventions de la National Science Foundation, de la NSF 1456140 et de la NSF 2223886, à Hua Lu.
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| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| R | Le projet R | https://www.r-project.org/ ; | Une plateforme gratuite et open source qui peut être téléchargée en ligne et utilisée pour coder, notamment pour les statistiques. |
| Rstudio | Logiciel Posit | https://posit.co/download/rstudio-desktop/ ; | Un logiciel gratuit qui peut être téléchargé en ligne pour un accès plus convivial à R. |
| MetaCycle | Gang Wu, Xavier Li, Matthew Carlucci, Ron Anafi, Michael Hughes, Karl Kornacker et John Hogenesch | https://cran.r-project.org/web/packages/MetaCycle/vignettes/implementation.html ; | L’algorithme ARSER du package MetaCycle est utilisé pour évaluer les paramètres d’horloge, la période, la phase et l’amplitude. |
| ggplot2 | Logiciel Posit | https://cran.r-project.org/web/packages/ggplot2/index.html ; | Crée des visualisations de données, en particulier pour les graphiques statistiques. |
| dplyr | Logiciel Posit | https://cran.r-project.org/web/packages/dplyr/index.html ; | Une bibliothèque R fondamentale pour une manipulation efficace des données. |
| magrittr | Logiciel Posit | https://cran.r-project.org/web/packages/magrittr/index.html ; | Fournit un ensemble d’opérateurs pour améliorer la lisibilité du code et faciliter un flux plus naturel des opérations de données. |
| stringr | Logiciel Posit | https://cran.r-project.org/web/packages/stringr/index.html ; | Fournit un ensemble cohérent, simple et facile à utiliser de fonctions pour travailler avec des chaînes de caractères. |
| Files Strings | Rory Nolan et Sergi Padilla-Parra | https://cran.r-project.org/web/packages/filesstrings/index.html ; | Fournit des fonctions pratiques pour manipuler des fichiers et des chaînes, en particulier ceux liés aux noms et chemins de fichiers. |
| circulaire | Ulric Lund, Claudio Agostinelli, Hiroyoshi Arai, Alessando Gagliardi, Eduardo Garcí ; a-Portugué ; s, Dimitri Giunchi, Jean-Olivier Irisson, Matthew Pocernich et Federico Rotolo | https://cran.r-project.org/web/packages/circular/index.html ; | Fournit l’analyse statistique et la représentation graphique des données circulaires. |
| AICcmodavg | Marc J. Mazerolle | https://cran.r-project.org/web/packages/AICcmodavg/index.html ; | Crée des tables de sélection de modèles basées sur le critère d’information d’Akaike (AIC) et les informations associées. |
| Balai | Logiciel Posit | https://cran.r-project.org/web/packages/broom/index.html ; | Convertit la sortie de divers modèles et objets statistiques en tibbles « propres » (un format moderne de trame de données), facilitant le travail, l’analyse et la visualisation des résultats de modèles. |
| Machine à autoclave | Steris Amsco Eagle Century SG120 Scientific, Inc. | 8901400012 | Médias autoclave |
| Hotte chimique | Conception de laboratoire & Approvisionnement & nbsp ; | stériliser les graines | |
| Lecteur Omega Luminescence ; | BMG LABTECH, Inc. | Lecteur de plaques | |
| Armoire à écoulement laminaire | NuAire Nu-408FM-400 | Classe II/TypeA & nbsp ; | transférer les semis sur une plaque à 96 puits |
| Microplaques à 96 puits | Perkin-Elmer | OptiPlate-96 ; | Cultiver des semis pour le test de luciférase |
| FLG22 | GenScript Inc. | RP19986 | Un éliciteur de flagelline bactérienne. |
| Elf26 | Alpha Diagnostic Intl. Inc. | 2427 | Un éliciteur issu de la traduction bactérienne Facteur d’allongement - Tu. |
| Luciole D-Luciférine, sel de potassium | Chimie et chimie des biosynthés ; Biologie | L-8220 | Substrat de luciférase |
| L-012 (Luminol) | Fisher Scientific | NC0733364 | Réactif de test ROS |
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