מאמר שיטה

גישה משולבת לזיהוי מיקרופרוטאינים וניתוח רצף

DOI:

10.3791/63841

⸱

12 ביולי 2022

 ,  , 
1The Heart Institute, Division of Molecular Cardiovascular Biology, Cincinnati Children's Hospital Medical Center, 2Department of Pediatrics, University of Cincinnati College of Medicine

* These authors contributed equally

במאמר זה

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הפרוטוקול המתואר כאן מספק הוראות מפורטות כיצד לנתח אזורים גנומיים בעלי עניין עבור פוטנציאל קידוד מיקרופרוטאין באמצעות PhyloCSF בדפדפן הגנום הידידותי למשתמש UCSC. בנוסף, מומלץ להמשיך ולחקור את מאפייני הרצף של מיקרופרוטאינים שזוהו כדי לקבל תובנה לגבי הפונקציות הפוטטיביות שלהם.

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ריצוף הדור הבא (NGS) הניע את תחום הגנומיקה קדימה ויצר רצפי גנום שלמים עבור מינים רבים של בעלי חיים ואורגניזמי מודל. עם זאת, למרות העושר הזה של מידע על רצף, מאמצי ביאור גנים מקיפים הוכחו כמאתגרים, במיוחד עבור חלבונים קטנים. יש לציין כי שיטות קונבנציונליות לביאור חלבונים תוכננו להחריג במכוון חלבונים פוטטיביים המקודדים על ידי מסגרות קריאה פתוחות קצרות (sORFs) באורך של פחות מ-300 נוקלאוטידים כדי לסנן את המספר הגבוה יותר באופן אקספוננציאלי של sORFs שאינם מקודדים לאורך הגנום. כתוצאה מכך, מאות חלבונים קטנים ומתפקדים הנקראים מיקרופרוטאינים (באורך <100 חומצות אמינו) סווגו באופן שגוי כ-RNA שאינם מקודדים או התעלמו מהם לחלוטין.

כאן אנו מספקים פרוטוקול מפורט כדי למנף כלים ביואינפורמטיים חינמיים, הזמינים לציבור, כדי לבצע שאילתה על אזורים גנומיים עבור פוטנציאל קידוד מיקרופרוטאין המבוסס על שימור אבולוציוני. באופן ספציפי, אנו מספקים הוראות שלב אחר שלב כיצד לבחון את שימור הרצף ואת פוטנציאל הקידוד באמצעות תדרי החלפת קודון פילוגנטיים (PhyloCSF) בדפדפן הגנום הידידותי למשתמש של אוניברסיטת קליפורניה סנטה קרוז (UCSC). בנוסף, אנו מפרטים שלבים ליצירת יישור יעיל של מינים מרובים של רצפי מיקרופרוטאין שזוהו כדי להמחיש את שימור רצפי חומצות האמינו וממליצים על משאבים לניתוח מאפייני מיקרופרוטאין, כולל מבני תחום חזויים. כלים רבי עוצמה אלה יכולים לשמש כדי לסייע בזיהוי רצפי קידוד מיקרופרוטאין באזורים גנומיים שאינם קנוניים או כדי לשלול נוכחות של רצף קידוד משומר עם פוטנציאל תרגום בתעתיק שאינו מקודד בעל עניין.

מבוא

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

זיהוי המערך השלם של יסודות הקידוד בגנום היה מטרה מרכזית מאז תחילת פרויקט הגנום האנושי, ונותר מטרה מרכזית בהבנת המערכות הביולוגיות והאטיולוגיה של מחלות מבוססות גנטיקה 1,2,3,4. ההתקדמות בטכניקות NGS הובילה לייצור רצפי גנום שלמים עבור מספר רב של אורגניזמים, כולל בעלי חוליות, חסרי חוליות, שמרים וצמחים5. בנוסף, שיטות ריצוף שעתוק בתפוקה גבוהה חשפו עוד יותר את המורכבות של השעתוק התאי, וזיהו אלפי מולקולות RNA חדשניות עם פונקציות מקודדות חלבונים ופונקציות שאינן מקודדות 6,7. פענוח כמות עצומה זו של מידע על רצף הוא תהליך מתמשך, והאתגרים נותרו במאמצי ביאור גנים מקיפים8.

ההתפתחות האחרונה של שיטות ליצירת פרופילים תרגומיים, כולל פרופיל ריבוזומים 9,10 וריצוף פולי-ריבוזום11, סיפקו ראיות המצביעות על כך שמאות אירועי תרגום לא קנוניים ממפים sORFs שאינם מנומקים כיום ברחבי הגנום, עם פוטנציאל ליצור חלבונים קטנים הנקראים מיקרופרוטאינים או מיקרופפטידים 12,13,14,15,16, 17. מיקרופרוטאינים התגלו כקבוצה חדשה של חלבונים רב-תכליתיים שבעבר התעלמו מהם בשיטות ביאור גנים סטנדרטיות בשל גודלם הקטן (<100 חומצות אמינו) והיעדר מאפייני גנים קלאסיים המקודדים חלבונים 8,12,18,19,20. מיקרופרוטאינים תוארו כמעט בכל האורגניזמים, כולל שמרים21,22, זבובים 17,23,24 ויונקים 25,26,27,28, והוכח שהם ממלאים תפקידים קריטיים בתהליכים מגוונים, כולל התפתחות, חילוף חומרים ואיתות סטרס 19,20,29, 30,31,32,33,34. לפיכך, חובה להמשיך לכרות את הגנום עבור חברים נוספים בסוג זה של חלבונים קטנים פונקציונליים שהתעלמו מהם זה מכבר.

למרות ההכרה הנרחבת בחשיבות הביולוגית של מיקרופרוטאינים, סוג זה של גנים נותר בתת-ייצוג משמעותי בביאור הגנום, והזיהוי המדויק שלהם ממשיך להוות אתגר מתמשך שהפריע להתקדמות בתחום. כלים חישוביים שונים ושיטות ניסיוניות פותחו לאחרונה כדי להתגבר על הקשיים הכרוכים בזיהוי רצפי קידוד מיקרופרוטאין (שנדונו בהרחבה במספר סקירות מקיפות 8,35,36,37). מחקרי זיהוי מיקרופרוטאין רבים שנערכו לאחרונה 38,39,40,41,42,43,44,45,46,47 הסתמכו במידה רבה על שימוש באלגוריתם אחד כזה שנקרא PhyloCSF48,49 גישה גנומית השוואתית רבת עוצמה שניתן למנף אותה כדי להבחין בין אזורים מקודדים חלבונים שמורים בגנום לבין אלה שאינם מקודדים.,

PhyloCSF משווה את תדרי החלפת הקודונים (CSF) באמצעות יישורי נוקלאוטידים מרובי מינים ומודלים פילוגנטיים כדי לזהות חתימות אבולוציוניות של גנים המקודדים חלבונים. גישה אמפירית מבוססת מודלים זו מסתמכת על ההנחה שחלבונים נשמרים בעיקר ברמת חומצות האמינו ולא ברצף הנוקלאוטידים. לכן, תחליפי קודון נרדפים, המקודדים את אותה חומצת אמינו, או תחליפי קודון לחומצות אמינו בעלות תכונות שמורות (כלומר, מטען, הידרופוביות, קוטביות) מקבלים ציון חיובי, בעוד שהחלפות שאינן מילים נרדפות, כולל תחליפי מיסנס ושטויות, מקבלים ציון שלילי. PhyloCSF מאומן על נתוני גנום שלם והוכח כיעיל בניקוד חלקים קצרים של רצף קידוד (CDS) במנותק מהרצף המלא, דבר הנחוץ בעת ניתוח מיקרופרוטאינים או אקסונים בודדים של גנים סטנדרטיים המקודדים חלבונים48,49.

יש לציין כי השילוב האחרון של רכזות המסלול של PhyloCSF בדפדפן הגנום 49,50,51 של אוניברסיטת קליפורניה בסנטה קרוז (UCSC) מאפשר לחוקרים מכל הרקעים לגשת בקלות לממשק ידידותי למשתמש כדי לשאול אזורים גנומיים בעלי עניין עבור פוטנציאל קידוד חלבונים. הפרוטוקול המתואר להלן מספק הוראות מפורטות כיצד לטעון את רכזות המסלול של PhyloCSF בדפדפן הגנום של UCSC ולאחר מכן לחקור אזורים גנומיים בעלי עניין כדי לחקור אזורים המקודדים חלבונים בביטחון גבוה (או היעדרם). בנוסף, במקרה שבו נצפה ציון חיובי של PhyloCSF, מסומנים צעדים לניתוח נוסף של פוטנציאל קידוד מיקרופרוטאין וליצור ביעילות יישור מינים מרובים של רצפי חומצות האמינו שזוהו כדי להמחיש את שימור הרצף בין המינים. לבסוף, מספר משאבים וכלים נוספים הזמינים לציבור מוצגים בדיון כדי לסקור מאפייני מיקרופרוטאין שזוהו, כולל מבני תחום חזויים ותובנות לגבי תפקוד המיקרופרוטאין הפוטטיבי.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הפרוטוקול המתואר להלן מפרט שלבים לטעינה ולניווט ברצועות הדפדפן PhyloCSF בדפדפן הגנום של UCSC (שנוצר על ידי Mudge et al.49). לשאלות כלליות בנוגע לדפדפן הגנום של UCSC, ניתן למצוא כאן מדריך נרחב למשתמש בדפדפן גנום: https://genome.ucsc.edu/goldenPath/help/hgTracksHelp.html.

1. טעינת מרכז המסלולים PhyloCSF לדפדפן הגנום של UCSC

  1. פתח חלון דפדפן אינטרנט ונווט אל דפדפן הגנום של UCSC (https://genome.ucsc.edu/).
  2. תחת הכותרת כלים שלנו , בחר באפשרות עקוב אחר רכזות .
    הערה: ניתן למצוא את האפשרות 'רכזות מעקב' גם תחת הכרטיסיה ' הנתונים שלי '.
  3. בכרטיסיה מרכזים ציבוריים , הקלד PhyloCSF בתיבה מונחי חיפוש . לחץ על הלחצן חפש מרכזים ציבוריים .
  4. התחבר ל- PhyloCSF על ידי לחיצה על לחצן התחבר עבור שם הרכזת PhyloCSF (תיאור: פוטנציאל קידוד חלבונים אבולוציוני כפי שנמדד על ידי PhyloCSF).
    הערה: מרכז מסלול זה ייטען למכלולים רבים, כולל אדם (hg19 ו- hg38) ועכבר (mm10 ו- mm39).
  5. לאחר לחיצה על חיבור, המתן לניתוב מחדש לדף שער הדפדפן של UCSC Genome (https://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgGateway).

2. ניווט לגנים בעלי עניין באמצעות מזהי גנים

  1. בחר את המינים ואת הרכב הגנום כדי לבצע שאילתה. כדי לבצע שאילתה על מין אחר (לדוגמה, עכבר), בחר את המינים המעניינים תחת הכותרת עיון/בחירת מינים על-ידי לחיצה על הסמל המתאים, או הקלד את המינים בתיבת הטקסט שאומרת, הזן מינים, שם משותף או מזהה הרכבה.
    הערה: ההרכבה מופיעה ישירות תחת הכותרת חיפוש מיקום . בדרך כלל, ברירת המחדל היא האסיפה האנושית (לדוגמה, דצמבר 2009 [GRCh37/hg19]).
  2. בחר את ההרכבה לחיפוש תחת הכותרת חיפוש מיקום באמצעות התפריט הנפתח.
  3. הזן את המיקום, סמל הגן או מונחי החיפוש בתיבה מיקום/מונח חיפוש ולחץ על עבור כדי לנווט לגן בעל עניין בדפדפן הגנום.
  4. אם החיפוש הניב מספר התאמות, המתן כדי להיות מנותב מחדש לדף הדורש בחירה של מיקום מעניין. לחץ על הגן המתאים של עניין.

3. ניווט לאזורים גנומיים בעלי עניין באמצעות מידע על רצף

  1. נווט אל דפדפן הגנום של UCSC (https://genome.ucsc.edu/) ובחר את כלי היישור דמוי BLAST (BLAT) תחת הכותרת כלים שלנו כדי לבצע שאילתה על רצף ספציפי של DNA או חלבון. לחלופין, רחף עם הסמן מעל הכרטיסיה כלים ובחר באפשרות Blat או בצע את הקישור הבא: https://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgBlat.
  2. בחר את המינים (גנום) ואת הרכבת העניין באמצעות התפריטים הנפתחים.
  3. הגדר את סוג השאילתה באמצעות התפריט הנפתח.
  4. הדבק את רצף העניין בתיבת הטקסט BLAT Search Genome ולחץ על שלח.
  5. לחץ על קישור הדפדפן תחת הכותרת פעולות כדי לנווט לאזור הגנומי המעניין.

4. זיהוי sORFs שמורים באמצעות נתוני מסלול PhyloCSF

  1. סריקה חזותית של האזור הגנומי המעניין בחיפוש אחר ניקוד חיובי של אזורי PhyloCSF (איור 1).
    הערה: להסבר מפורט כיצד לפרש באופן חזותי את ציוני PhyloCSF בדפדפן הגנום של UCSC, עיין בסעיף התוצאות המייצגות להלן.
  2. השתמש בתכונת הזום כדי להגדיל אזורים מעניינים כדי לבחון מאפייני רצף ולחפש קודוני התחלה/עצירה. כדי להגדיל את התצוגה באופן ידני, החזק את מקש Shift ולחץ והחזק את לחצן העכבר תוך כדי גרירה לאורך אזור העניין. לחלופין, השתמש בלחצני ההגדלה וההגדלה של התצוגה בחלק העליון של הדף כדי לנווט (אפשרויות זום 1.5x, 3x, 10x או base זמינות).
    הערה: לפני השימוש בלחצני התצוגה/ההזזה לאחור, יש צורך למקם מחדש את הגן כך שאזור העניין יהיה באמצע המסך. כדי לבצע פעולה זו, לחץ על התמונה וגרור אותה שמאלה או ימינה כדי להזיז את האזור הגנומי אופקית לפי הצורך או השתמש בחצים הנעים בחלק העליון של הדף.
  3. הגדל את התצוגה עד שרצף הנוקלאוטידים (הבסיס) יהיה גלוי.
    הערה: רצף הנוקלאוטידים יופיע ישירות מעל ציון +1 PhyloCSF מוחלק.
  4. סרוק חזותית את רצף הנוקלאוטידים בסמוך להתחלה ולסוף של אזורי PhyloCSF בעלי הניקוד החיובי כדי לזהות קודוני התחלה (ATG) ועצירה (TGA/TAA/TAG) בעלי ניקוד חיובי.
    הערה: אם הגן המעניין נמצא על גדיל המינוס של הדנ"א, קודוני ההתחלה והעצירה יהיו המשלים ההפוך (כלומר, CAT עבור קודון ההתחלה ו- TCA/TTA/CTA עבור קודון העצירה).

5. הצגת אזורים הומולוגיים בגנומים אחרים

  1. רחף עם העכבר מעל הכותרת תצוגה בחלק העליון של הדף ולחץ על האפשרות בגנומים אחרים (המר).
  2. הגדר את הגנום המעניין באמצעות התפריט הנפתח מתחת לכותרת הגנום החדש .
  3. בחר את ההרכבה הגנומית המעניינת באמצעות התפריט הנפתח תחת הכותרת הרכבה חדשה ולאחר מכן לחץ על לחצן שלח .
  4. לאחר שהדפדפן מחזיר רשימה של אזורים במכלול החדש עם דמיון, לחץ על קישור מיקום הכרומוזום כדי לנווט לאזור ההומולוגי של העניין.
    הערה: אחוז הבסיסים הכוללים (נוקלאוטידים) והטווח המכוסה על ידי האזור יוגדרו עבור כל אזור ברשימה. ככל שאחוז הבסיסים התואמים גבוה יותר, כך השימור גבוה יותר לאזור העניין.
  5. בצע את אותן אסטרטגיות ניווט המפורטות בסעיף 4 כדי לנתח את הרצף.

6. יצירת יישורי רצף מרובי מינים עבור מיקרופרוטאינים בעלי עניין

  1. לחץ על הגן המעניין במסלול GENCODE בדפדפן הגנום של UCSC (המצוין באיור 1A עם תיבה כחולה) כדי לנווט לדף תיאור הגן.
  2. תחת הכותרת רצף וקישורים לכלים ומסדי נתונים , לחץ על הקישור בטבלה שקוראת FASTA של מינים אחרים.
  3. לחץ על התיבות המשויכות למינים המעניינים כדי לבחור אותם. לחץ על שלח. העתק והדבק את הרצפים המופיעים בתחתית העמוד בתבנית FASTA למסמך עיבוד תמלילים.
  4. פתח חלון דפדפן שני ונווט אל כלי יישור הרצף המרובה של אומגה Clustal Omega 52 באתר האינטרנט של המכון האירופי לביואינפורמטיקה (EMBL-EBI)53,54: https://www.ebi.ac.uk/Tools/msa/clustalo/.
  5. הדבק את קבצי הרצף שעדיין נמצאים בלוח בתיבה בשלב 1 שקוראת רצפים בכל תבנית נתמכת. גלול לתחתית הדף ולחץ על שלח. חפש מתחת לתוצאות המיושרות (בגופן שחור) סמלים המציינים את מידת השימור של כל חומצת אמינו (סמלים מוגדרים בטבלה 1).
    הערה: ייתכן שיחלפו מספר דקות כדי ליצור את היישור.
  6. כדי להציג את תכונות חומצות האמינו בצבע, לחץ על הקישור הצג צבעים ישירות מעל הרצפים כדי לצבוע את חומצות האמינו בהתאם לתכונותיהן (המוגדרות בטבלה 2).
  7. העתק והדבק את יישור הרצף לתוכנית עיבוד תמלילים או מצגת כדי ליצור קובץ איור או איור (לדוגמה, איור 2).
    הערה: השתמש בגופן חד-מרחבי ליישור כגון Courier.
  8. כדי להציג פלטים אחרים מדף התוצאות של Clustal Omega , לחץ על הכרטיסיות המתאימות (כלומר, עץ מדריך או עץ פילוגנטי).
  9. לחץ על הכרטיסיה מציגי תוצאות לקבלת אפשרויות להצגת מידע הרצף באמצעות Jalview, תוכנית חינמית המתמחה בעריכה, הדמיה וניתוח של רצף מרובים55, או כדי לגשת לקישורים ישירים ל - MView ול - Simple Phylogeny56.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כאן נשתמש במיקרופרוטאין mitoregulin המאומת (Mtln) כדוגמה כדי להדגים כיצד sORF שמור ייצור ציון PhyloCSF חיובי שניתן לדמיין ולנתח בקלות בדפדפן הגנום של UCSC. Mitoregulin היה מבואר בעבר כמו RNA לא מקודד (לשעבר גן אנושי מזהה LINC00116 ו מזהה גן עכבר 1500011K16Rik). גנומיקה השוואתית ושיטות ניתוח שימור רצפים מילאו תפקיד קריטי בתגלית הראשונית שלה 40,57,58,59,60,61, מה שמדגיש את חוזקן של שיטות אלה.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הפרוטוקול המוצג כאן מספק הוראות מפורטות כיצד לחקור אזורים גנומיים בעלי עניין עבור פוטנציאל קידוד מיקרופרוטאין באמצעות PhyloCSF בדפדפן הגנום הידידותי למשתמש UCSC 48,49,50,51. כפי שפורט לעיל, PhyloCSF הוא אלגוריתם גנומי השוואתי רב עוצמה המשלב מודלים פילוגנטיים ותדרי החלפת קודון כדי לזהות חתימות אבולוציוניות האופייניות לגנים המקודדים חלבונים48,49

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחברים מצהירים כי אין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.

תודות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

עבודה זו נתמכה על ידי מענקים מהמכונים הלאומיים לבריאות (HL-141630 ו- HL-160569) ומקרן המחקר לילדים של סינסינטי (פרס הנאמן).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
אתרכתובת אתרRequirements
clustal Omega Multiple Sequence Alignment Toolhttps://www.ebi.ac.uk/Tools/msa/clustalo/דפדפןאינטרנטתוכנית יישור רצפים מרובים ליישור יעיל של רצפי FASTA (כלומר להשוואה בין מינים של מיקרו-חלבונים מזוהים)
COXPRESSdb<a href="https://coxpresdb.jp">https://coxpresdb.jpדפדפן אינטרנטמספק קשרי גנים מוסדרים במשותף להערכת תפקודי גנים
EMBL-EBI כלי ביואינפורמטיקה שאלות נפוצותhttps://www.ebi.ac.uk/seqdb/confluence/display/JDSAT/Bioinformatics+Tools+FAQדפדפן אינטרנטשאלות נפוצות (שאלות נפוצות) עבור כלי EMBL-EBI. כולל את מפתח קידוד הצבע ליישור רצפי חלבונים
המכון האירופי לביואינפורמטיקה (EMBL-EBI),
כלים ומשאבי נתונים		https://www.ebi.ac.uk/services/allדפדפן אינטרנטרשימה מקיפה של אתרים, כלים ומשאבי נתונים הזמינים בחינם
Expasy - פורטל משאבי ביואינפורמטיקה שוויצריhttps://www.expasy.orgדפדפן אינטרנטחבילה של כלים ביואינפורמטיים ומשאבים לניתוח רצף חלבונים המתוחזקת על ידי המכון השוויצרי לביואינפורמטיקה (SIB)
המרכז הלאומי למידע ביוטכנולוגי (NCBI)
חיפוש		דומיין שמורhttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/cdd/wrpsb.cgiדפדפן אינטרנטכלי חיפוש לזיהוי תחומים שמורים בתוך רצפי חלבון או נוקלאוטידים מקודדים
Pfam 35http://pfam.xfam.orgדפדפן אינטרנטמסד נתונים של משפחת חלבונים (Pfam), מספק יישור וסיווג של משפחות חלבונים ותחומים
PhyloCSF Track Hub Description https://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgTrackUi?hgsid=1267045267_TEc99h2oW5Q
edaCd4ir8aZ65ryaD&db=mm10
&c=chr2&g=hub_109801_
PhyloCSF_smooth		דפדפן אינטרנטתיאור מפורט של מסלולי PhyloCSF המוחלקים ו-PhyloCSF Track Hub
   
   
   
   
   
SignalP 6.0https://services.healthtech.dtu.dk/service.php? דפדפן SignalP-6.0Webחוזה את נוכחותם של פפטידי אותות ואת מיקום אתרי המחשוף שלהם
TMHMM - 2.0https://services.healthtech.dtu.dk/service.php? TMHMM-2.0דפדפן אינטרנטחיזוי סלילי טרנסממברנה בחלבונים
גנום UCSC BLAT Searchhttps://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgBlatדפדפן אינטרנטכלי המשמש למציאת אזורים גנומיים באמצעות מידע על רצף DNA או חלבון
שערדפדפן גנום UCSChttps://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgGatewayדפדפן אינטרנטקישור ישיר לשער דפדפן הגנום של UCSC
הבית של דפדפן הגנום של UCSChttps://genome.ucsc.edu/דפדפןאינטרנטאתר הבית של דפדפן הגנום
של UCSC מרכזי נתוניםשל דפדפן הגנום של UCSChttps://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgHubConnect#publicHubsדפדפן אינטרנטקישור ישיר למסד הנתונים של Track Data Hubs/Public Hubs כדי לחפש ולטעון את המדריך למשתמש של דפדפן הגנום של PhyloCSF Tracks
UCSChttps://genome.ucsc.edu/goldenPath/help/hgTracksHelp.htmlדפדפן אינטרנטמדריך למשתמש מקיף המפרט כיצד לנווט בדפדפן הגנום של UCSC
WoLF PSORTa href="https://wolfpsort.hgc.jp">https://wolfpsort.hgc.jpדפדפן אינטרנטכלי חיזוי לוקליזציה תת-תאית של חלבון
דפדפן דף <

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Collins, F. S., Morgan, M., Patrinos, A. The human genome project: lessons from large-scale biology. Science. 300 (5617), 286-290 (2003).
  2. Lander, E. S., et al. Initial sequencing and analysis of the human genome. Nature. 409 (6822), 860-921 (2001).
  3. Sachidanandam, R., et al. A map of human genome sequence variation containing 1.42 million single nucleotide polymorphisms. Nature. 409 (6822), 928-933 (2001).
  4. Venter, J. C., et al. The sequence of the human genome. Science. 291 (5507), 1304-1351 (2001).
  5. Fuentes-Pardo, A. P., Ruzzante, D. E. Whole-genome sequencing approaches for conservation biology: Advantages, limitations and practical recommendations. Molecular Ecology. 26 (20), 5369-5406 (2017).
  6. Carninci, P., et al. The transcriptional landscape of the mammalian genome. Science. 309 (5740), 1559-1563 (2005).
  7. Maeda, N., et al. Transcript annotation in FANTOM3: mouse gene catalog based on physical cDNAs. PLoS Genetics. 2 (4), 62(2006).
  8. Schlesinger, D., Elsasser, S. J. Revisiting sORFs: overcoming challenges to identify and characterize functional microproteins. The FEBS Journal. 289 (1), 53-74 (2022).
  9. Ingolia, N. T., et al. Ribosome profiling reveals pervasive translation outside of annotated protein-coding genes. Cell Reports. 8 (5), 1365-1379 (2014).
  10. Ingolia, N. T., Ghaemmaghami, S., Newman, J. R., Weissman, J. S. Genome-wide analysis in vivo of translation with nucleotide resolution using ribosome profiling. Science. 324 (5924), 218-223 (2009).
  11. Aspden, J. L., et al. Extensive translation of small Open Reading Frames revealed by Poly-Ribo-Seq. Elife. 3, 03528(2014).
  12. Andrews, S. J., Rothnagel, J. A. Emerging evidence for functional peptides encoded by short open reading frames. Nature Reviews Genetics. 15 (3), 193-204 (2014).
  13. Mackowiak, S. D., et al. Extensive identification and analysis of conserved small ORFs in animals. Genome Biology. 16 (1), 1-21 (2015).
  14. Ruiz-Orera, J., Messeguer, X., Subirana, J. A., Alba, M. M. Long non-coding RNAs as a source of new peptides. Elife. 3, 03523(2014).
  15. Basrai, M. A., Hieter, P., Boeke, J. D. Small open reading frames: beautiful needles in the haystack. Genome Research. 7 (8), 768-771 (1997).
  16. Frith, M. C., et al. The abundance of short proteins in the mammalian proteome. PLoS Genetics. 2 (4), 52(2006).
  17. Ladoukakis, E., Pereira, V., Magny, E. G., Eyre-Walker, A., Couso, J. P. Hundreds of putatively functional small open reading frames in Drosophila. Genome Biology. 12 (11), 118(2011).
  18. Makarewich, C. A., Olson, E. N. Mining for Micropeptides. Trends in Cell Biology. 27 (9), 685-696 (2017).
  19. Wright, B. W., Yi, Z., Weissman, J. S., Chen, J. The dark proteome: translation from noncanonical open reading frames. Trends in Cell Biology. , (2021).
  20. Saghatelian, A., Couso, J. P. Discovery and characterization of smORF-encoded bioactive polypeptides. Nature Chemical Biology. 11 (12), 909-916 (2015).
  21. Kastenmayer, J. P., et al. Functional genomics of genes with small open reading frames (sORFs) in S. cerevisiae. Genome Research. 16 (3), 365-373 (2006).
  22. Smith, J. E., et al. Translation of small open reading frames within unannotated RNA transcripts in Saccharomyces cerevisiae. Cell Reports. 7 (6), 1858-1866 (2014).
  23. Lin, M. F., et al. Revisiting the protein-coding gene catalog of Drosophila melanogaster using 12 fly genomes. Genome Research. 17 (12), 1823-1836 (2007).
  24. Magny, E. G., et al. Conserved regulation of cardiac calcium uptake by peptides encoded in small open reading frames. Science. 341 (6150), 1116-1120 (2013).
  25. Bazzini, A. A., et al. Identification of small ORFs in vertebrates using ribosome footprinting and evolutionary conservation. EMBO J. 33 (9), 981-993 (2014).
  26. Ingolia, N. T., Lareau, L. F., Weissman, J. S. Ribosome profiling of mouse embryonic stem cells reveals the complexity and dynamics of mammalian proteomes. Cell. 147 (4), 789-802 (2011).
  27. Ma, J., et al. Discovery of human sORF-encoded polypeptides (SEPs) in cell lines and tissue. J Proteome Res. 13 (3), 1757-1765 (2014).
  28. Slavoff, S. A., et al. Peptidomic discovery of short open reading frame-encoded peptides in human cells. Nature Chemical Biology. 9 (1), 59-64 (2013).
  29. Khitun, A., Ness, T. J., Slavoff, S. A. Small open reading frames and cellular stress responses. Molecular Omics. 15 (2), 108-116 (2019).
  30. Makarewich, C. A. The hidden world of membrane microproteins. Experimental Cell Research. 388 (2), 111853(2020).
  31. Pueyo, J. I., Magny, E. G., Couso, J. P. New peptides under the s(ORF)ace of the genome. Trends in Biochemical Sciences. 41 (8), 665-678 (2016).
  32. Pauli, A., et al. Toddler: an embryonic signal that promotes cell movement via Apelin receptors. Science. 343 (6172), 1248636(2014).
  33. Chng, S. C., Ho, L., Tian, J., Reversade, B. ELABELA: a hormone essential for heart development signals via the apelin receptor. Developmental Cell. 27 (6), 672-680 (2013).
  34. Lee, C., et al. The mitochondrial-derived peptide MOTS-c promotes metabolic homeostasis and reduces obesity and insulin resistance. Cell Metabolism. 21 (3), 443-454 (2015).
  35. Pauli, A., Valen, E., Schier, A. F. Identifying (non-)coding RNAs and small peptides: challenges and opportunities. Bioessays. 37 (1), 103-112 (2015).
  36. Plaza, S., Menschaert, G., Payre, F. In search of lost small peptides. Annual Review of Cell and Developmental Biology. 33, 391-416 (2017).
  37. Kiniry, S. J., Michel, A. M., Baranov, P. V. Computational methods for ribosome profiling data analysis. Wiley Interdisciplinary Reviews: RNA. 11 (3), 1577(2020).
  38. Anderson, D. M., et al. A micropeptide encoded by a putative long noncoding RNA regulates muscle performance. Cell. 160 (4), 595-606 (2015).
  39. Anderson, D. M., et al. Widespread control of calcium signaling by a family of SERCA-inhibiting micropeptides. Science Signaling. 9 (457), (2016).
  40. Makarewich, C. A., et al. MOXI Is a mitochondrial micropeptide that enhances fatty acid beta-oxidation. Cell Reports. 23 (13), 3701-3709 (2018).
  41. Nelson, B. R., et al. A peptide encoded by a transcript annotated as long noncoding RNA enhances SERCA activity in muscle. Science. 351 (6270), 271-275 (2016).
  42. Chu, Q., et al. Regulation of the ER stress response by a mitochondrial microprotein. Nat Commun. 10 (1), 4883(2019).
  43. Senis, E., et al. TUNAR lncRNA encodes a microprotein that regulates neural differentiation and neurite formation by modulating calcium dynamics. Frontiers in Cell and Developmental Biology. 9, 747667(2021).
  44. Li, M., et al. A putative long noncoding RNA-encoded micropeptide maintains cellular homeostasis in pancreatic beta cells. Molecular Therapy-Nucleic Acids. 26, 307-320 (2021).
  45. Martinez, T. F., et al. Accurate annotation of human protein-coding small open reading frames. Nature Chemical Biology. 16 (4), 458-468 (2020).
  46. van Heesch, S., et al. The translational landscape of the human heart. Cell. 178 (1), 242-260 (2019).
  47. Makarewich, C. A., et al. The cardiac-enriched microprotein mitolamban regulates mitochondrial respiratory complex assembly and function in mice. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 119 (6), 2120476119(2022).
  48. Lin, M. F., Jungreis, I., Kellis, M. PhyloCSF: a comparative genomics method to distinguish protein coding and non-coding regions. Bioinformatics. 27 (13), 275-282 (2011).
  49. Mudge, J. M., et al. Discovery of high-confidence human protein-coding genes and exons by whole-genome PhyloCSF helps elucidate 118 GWAS loci. Genome Research. 29 (12), 2073-2087 (2019).
  50. Kent, W. J., et al. The human genome browser at UCSC. Genome Research. 12 (6), 996-1006 (2002).
  51. Raney, B. J., et al. Track data hubs enable visualization of user-defined genome-wide annotations on the UCSC Genome Browser. Bioinformatics. 30 (7), 1003-1005 (2014).
  52. Sievers, F., et al. scalable generation of high-quality protein multiple sequence alignments using Clustal Omega. Molecular Systems Biology. 7 (1), 539(2011).
  53. Goujon, M., et al. A new bioinformatics analysis tools framework at EMBL-EBI. Nucleic Acids Research. 38 (2), 695-699 (2010).
  54. Harte, N., et al. Public web-based services from the European Bioinformatics Institute. Nucleic Acids Research. 32 (2), 3-9 (2004).
  55. Waterhouse, A. M., Procter, J. B., Martin, D. M., Clamp, M., Barton, G. J. Jalview Version 2-a multiple sequence alignment editor and analysis workbench. Bioinformatics. 25 (9), 1189-1191 (2009).
  56. Madeira, F., et al. The EMBL-EBI search and sequence analysis tools APIs in 2019. Nucleic Acids Research. 47 (1), 636-641 (2019).
  57. Friesen, M., et al. Mitoregulin controls beta-oxidation in human and mouse adipocytes. Stem Cell Reports. 14 (4), 590-602 (2020).
  58. Stein, C. S., et al. Mitoregulin: A lncRNA-Encoded microprotein that supports mitochondrial supercomplexes and respiratory efficiency. Cell Reports. 23 (13), 3710-3720 (2018).
  59. Chugunova, A., et al. LINC00116 codes for a mitochondrial peptide linking respiration and lipid metabolism. Proceedings of the Nationall Academy of Sciences of the United States of America. 116 (11), 4940-4945 (2019).
  60. Lin, Y. F., et al. A novel mitochondrial micropeptide MPM enhances mitochondrial respiratory activity and promotes myogenic differentiation. Cell Death and Disease. 10 (7), 528(2019).
  61. Wang, L., et al. The micropeptide LEMP plays an evolutionarily conserved role in myogenesis. Cell Death and Disease. 11 (5), 357(2020).
  62. He, S., Liu, S., Zhu, H. The sequence, structure and evolutionary features of HOTAIR in mammals. BMC Evolutionary Biology. 11 (1), 1-14 (2011).
  63. Rinn, J. L., et al. Functional demarcation of active and silent chromatin domains in human HOX loci by noncoding RNAs. Cell. 129 (7), 1311-1323 (2007).
  64. Bhatta, A., et al. A Mitochondrial micropeptide is required for activation of the Nlrp3 inflammasome. Journal of Immunology. 204 (2), 428-437 (2020).
  65. Zhang, D., et al. Functional prediction and physiological characterization of a novel short trans-membrane protein 1 as a subunit of mitochondrial respiratory complexes. Physiological Genomics. 44 (23), 1133-1140 (2012).
  66. Rathore, A., et al. MIEF1 microprotein regulates mitochondrial translation. Biochemistry. 57 (38), 5564-5575 (2018).
  67. Jungreis, I., Sealfon, R., Kellis, M. SARS-CoV-2 gene content and COVID-19 mutation impact by comparing 44 Sarbecovirus genomes. Nature Communications. 12 (1), 2642(2021).
  68. Chen, J., et al. Pervasive functional translation of noncanonical human open reading frames. Science. 367 (6482), 1140-1146 (2020).
  69. Ruiz-Orera, J., Verdaguer-Grau, P., Villanueva-Canas, J. L., Messeguer, X., Alba, M. M. Translation of neutrally evolving peptides provides a basis for de novo gene evolution. Nature Ecology and Evolution. 2 (5), 890-896 (2018).
  70. Blevins, W. R., et al. Uncovering de novo gene birth in yeast using deep transcriptomics. Nature Communications. 12 (1), 604(2021).
  71. Papadopoulos, C., et al. Intergenic ORFs as elementary structural modules of de novo gene birth and protein evolution. Genome Research. , (2021).
  72. Vakirlis, N., Duggan, K. M., McLysaght, A. De novo birth of functional, human-specific microproteins. bioRxiv. , 462744(2021).
  73. Van Oss, S. B., Carvunis, A. R. De novo gene birth. PLoS Genetics. 15 (5), 1008160(2019).
  74. Andersson, D. I., Jerlstrom-Hultqvist, J., Nasvall, J. Evolution of new functions de novo and from preexisting genes. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. 7 (6), 017996(2015).
  75. Ge, Q., et al. Micropeptide ASAP encoded by LINC00467 promotes colorectal cancer progression by directly modulating ATP synthase activity. Journal of Clinical Investigations. 131 (22), (2021).
  76. Sonnhammer, E. L., von Heijne, G., Krogh, A. A hidden Markov model for predicting transmembrane helices in protein sequences. Proceedings. International Conference on Intelligent Syststems for Molecular Biology. 6, 175-182 (1998).
  77. Lu, S., et al. CDD/SPARCLE: the conserved domain database in 2020. Nucleic Acids Research. 48, 265-268 (2020).
  78. Mistry, J., et al. Pfam: The protein families database in 2021. Nucleic Acids Research. 49, 412-419 (2021).
  79. Horton, P., et al. PSORT: protein localization predictor. Nucleic Acids Research. 35 (2), 585-587 (2007).
  80. Obayashi, T., Kagaya, Y., Aoki, Y., Tadaka, S., Kinoshita, K. COXPRESdb v7: a gene coexpression database for 11 animal species supported by 23 coexpression platforms for technical evaluation and evolutionary inference. Nucleic Acids Research. 47, 55-62 (2019).
  81. Teufel, F., et al. SignalP 6.0 predicts all five types of signal peptides using protein language models. Nature Biotechnology. , 01156(2022).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

Microprotein IdentificationSequence AnalysisShort Open Reading FramesPhyloCSF AnalysisUCSC Genome BrowserMultiple Sequence AlignmentAmino Acid ConservationNoncoding RNA AnnotationDomain Structure PredictionComparative Genomics

מאמרים קשורים