שימוש היקף זהה מוטיבים רגולטוריות פוטנציאלים גנים Coregulated
31 במאי 2011
שיטה ישר קדימה ויציב לזהות מוטיבים רגולטוריים פוטנציאל שיתוף מוסדר גנים מוצג. היקף אינה דורשת כל הפרמטרים המשתמש מחזיר מוטיבים המייצגים מועמדים מצוינים עבור אותות הרגולציה. הזיהוי של אותות רגולטוריים כאלה עוזר להבין את הביולוגיה הבסיסית.
המטרה הכוללת של הניסוי הבא היא לזהות אותות רגולטוריים פוטנציאליים בקבוצות של גנים מווסתים ולזהות גנים אחרים שעשויים להשתייך מבחינה תפקודית לקבוצה זו. זה מושג על ידי הגשת רשימה של גנים או רצפים מועמדים לאלגוריתם ההיקף. כשלב שני, תוצאות הניתוח נבדקות כדי לזהות מוטיבים בעלי ניקוד גבוה.
מוטיב אחד או יותר נבחרים כדי לחקור עוד יותר. לאחר מכן, הגנים הנוספים שזוהו לפי היקף עבור מוטיב נתון משולבים עם מערך הגנים המקורי ומוגשים מחדש להיקף לתוצאות ניתוח נוספות המתקבלות המציגות דפוסי מוטיבים במערך הגנים המוגדל החדש. דפוסים אלה משמשים לאישור זיהוי המוטיב המקורי ולהצעת גנים נוספים שעשויים להישקל למחקר ביולוגי נוסף לצורך ויסות משותף עם הגנים המקוריים שהוגשו לסקופ.
היתרון העיקרי של גישה זו הוא שבניגוד למוצאי מוטיבים אחרים, סקופ משתמש בגישת אנסמבל המורכבת ממספר אלגוריתמים שונים, שכל אחד מהם תוכנן למצוא סוג מסוים של מוטיב. בנוסף, הטווח אינו מאלץ את המשתמש לספק מידע שאינו ניתן לידיעה, כגון אורך המוטיב או מספר המופעים של המוטיב שאתה מצפה למצוא. ממשק המשתמש פשוט ביותר ואינו דורש מומחיות במציאת רצף רגולטורי.
לכן, המשתמש שלנו יוכל לבצע את הניתוח בצורה פשוטה וישירה מאוד. פלט סקופ הוא גרפי מאוד באופיו, וזה אומר שכאשר אתה מקבל את התוצאות בחזרה, זה מאוד אינטואיטיבי למצוא דפוסים ולזהות מוטיבים שמעניינים אותך. כדי להתחיל, הכינו רשימה של שמות לגנים שעשויים להיות מווסתים במשותף.
לניתוח לפי טווח, שמור את הרשימה כקובץ טקסט או העתק אותה ללוח כדי להדביק אותה בטווח מאוחר יותר. הקובץ צריך להכיל שם גן אחד בכל שורה ללא מידע נוסף. הפעל את web דפדפן וחבר אותו לכתובת האתר כאן.
ניתן להזין את המידע הדרוש לביצוע הניתוח. באמצעות התפריט הנפתח מינים, בחר את המין לבדיקה. חשוב לבחור את המין הנכון מכיוון שההיקף מתייחס לגנום כדי לחשב את תדירות הרקע של ההתרחשות.
עבור כל מוטיב מועמד, הוא בוחן את הרצף במעלה הזרם. לחצני בחירה משמשים לבחירת אורך בין-גני או קבוע. אינטרגני ינתח את כל הרצף בין הגן המעניין לגן הקודם, בעוד שבבחירת אורך קבוע, נבחן בדיוק את מספר הנוקלאוטידים במעלה הזרם מתחילת הגן הנוכחי.
לאחר מכן, הודע לטווח איזה גן יש לנתח על ידי הדבקת רשימת הגנים או האצת רצף בתיבת הטקסט של רשימת הגנים, או על ידי לחיצה על כפתור בחירת קובץ כדי לבחור את הקובץ. התוצאות חייבות לכלול, ניתן להשתמש בקטע כדי להזין מוטיב להיקף כדי לכלול בניתוח שלו והוא שימושי כאשר מחפשים מוטיב ספציפי. ניתן להשתמש בחלק האחרון בדף כדי להזין כתובת דוא"ל והערה לשמירה עם הניתוח.
אם זה מולא בטווח, ישלח דוא"ל עם קישור בחזרה לדף האינטרנט המכיל את התוצאות. כעת, לאחר שתוארו פרמטרי ההיקף, לחצן החיפוש לדוגמה ישמש להדגמת אופן הפעלת תוכנית ההיקף. לחיצה על כפתור זה תמלא אוטומטית את כל המידע הדרוש שתואר לריצה ידנית.
שלושה גנים מוזנים אוטומטית ונבחרות הבחירות המתאימות עבור השדות האחרים. שלושת הגנים הללו מעורבים בתחזוקת הטלומרים באמצעות רקומבינציה ב-croce visier. שמירה על אפשרות הגנים הנוספים תנחה את הטווח להסתכל דרך הגנום ולזהות גנים אחרים שיש להם מוטיב זה במעלה הזרם וכתוצאה מכך עלייה בציון המוטיבים כאשר הם מתווספים לערכת הגנים המקורית.
לבסוף, התחל את הניתוח על ידי לחיצה על כפתור היקף ההפעלה בתחתית העמוד. לאחר הפעלת הניתוח, התוצאות מופיעות על המסך. בראש הדף מופיעה טבלת מידע על המוטיבים שנמצאו באמצעות סקופ.
העמודה הראשונה מכילה רשימה של מוטיבים שנמצאו וריבועים צבעוניים קטנים משמשים כמקרא למפת המוטיבים הגרפית המוצגת להלן. ניתן להפעיל או לכבות את התצוגה של כל מוטיב נתון על ידי לחיצה על התיבה הצבעונית. עמודות נתונים אחרות כוללות ספירה של מספר המופעים של המוטיב בכל ערך ה-sig של קבוצת הגנים, אינדיקציה למשמעות של כיסוי המוטיב הזה, חלק הגנים שהוגשו המכילים לפחות מופע אחד של אותו מוטיב ואלגוריתם שאומר איזה משלושת האלגוריתמים של רכיבי ההיקף שימש לזיהוי המוטיב הזה.
לחיצה על כל אחד מהמוטיבים המפורטים תעביר את המשתמש לדף המכיל מידע מפורט על אותו מוטיב. בדף זה. המוטיב מיוצג בשלוש דרכים, לוגו רצף, מיקום, מטריצת משקל ורשימה של כל מופעי המוטיבים עם מיקומם, הגדילים והגנים שלהם.
בהמשך העמוד מופיעים פרטים נוספים על תוצאות החיפוש אחר גנים אחרים המכילים מוטיב זה. במקרה זה, היו 65 גנים אחרים שהכילו את המוטיב הזה, שכולם שיפרו את ערך ה-SIG כאשר הוסיפו אותו לגן המקורי. הצית. לחיצה על הוספת גנים לחיפוש תחזור לדף הגדרת ההיקף.
כאשר גנים אלה מתווספים לערכת הגנים המקורית והפרמטרים כפי שהשתמשו בעבר בדוגמה זו, 10 גנים נוספים מתווספים לשלושת הגנים המקוריים. תוצאות ניתוח ההיקף של הגנים הנוספים למוטיב זה מוצגות כאן. שלושת הגנים המקוריים נמצאים בתחתית התוצאות.
התבוננות בדפוס המוטיבים באזור במעלה הזרם של הגנים הנוספים הללו מראה בבירור שהם דומים. המוטיב המקורי הוא כעת המוטיב בעל הניקוד הגבוה ביותר בקבוצה המוצגת כאן הוא תוצאת ניתוח נוספת של קבוצה שונה של גנים המעורבים בביוגנזה של ריבוזום. ניתן לראות בבירור דפוס של שני מוטיבים שניתן לראות עבור רוב הגנים הנבדקים.
הפלט הגרפי של ההיקף מקל מאוד על המשתמש להבחין בדפוסים מסוג זה. בניגוד למוצאי מוטיבים רבים אחרים, ההיקף אינו דורש מהמשתמש לנחש את אורך המוטיב או את סוגי המוטיבים שהתוכנה צריכה לחפש. בין אם אתה מומחה או מתחיל, לטווח יש את אותו ממשק והוא יספק לך את אותן תוצאות.
בנוסף, היכולת של סקופ למצוא גנים אחרים שעשויים להיות מווסתים במשותף עם מערך הגנים הראשוני שלך מספקת רעיונות חדשים לניסויים ביולוגיים. גישת האנסמבל פירושה בדרך כלל שההיקף יחזיר את התוצאות המשמעותיות ביותר ולעתים קרובות הרבה יותר מדויק מאשר במוצאי מוטיבים אחרים. עם זאת, אל תשכח שהפרשן האולטימטיבי של התוצאות הוא אתה מדען החיים.
לא משנה מה המחשב אומר, התוצאות צריכות להיות הגיוניות במונחים של הקשר ביולוגי.
סקירה כללית
מאמר זה מציג שיטה חסונה לזיהוי מוטיבים רגולטוריים פוטנציאליים בגנים המ 의해-מוסדרים (co-regulated) באמצעות אלגוריתם SCOPE. גישה זו מפשטת את גילוי המוטיבים על ידי ביטול הצורך בפרמטרים המוגדרים על ידי המשתמש, ובכך משפרת את ההבנה של אותות רגולטוריים במערכות ביולוגיות.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- מדעי המוח
- גנומיקה
- ביואינפורמטיקה
רקע
- זיהוי מוטיבים רגולטוריים הוא קריטי להבנת הבקרה הגנטית.
- שיטות מסורתיות דורשות לעיתים קרובות קלט רב מהמשתמש ומומחיות גבוהה.
- SCOPE משתמשת בגישת אנסמבל לגילוי מוטיבים.
- האלגוריתם תוכנן לניתוח יעיל של קבוצות גנים בעלי בקרה משותפת.
מטרת המחקר
- פיתוח כלי ידידותי למשתמש לזיהוי מוטיבים.
- שיפור הזיהוי של גנים נוספים הקשורים לקבוצות המוסדרות במשותף (co-regulated sets).
- אספקת פלטים גרפיים המקלים על זיהוי תבניות.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- הגשת רשימות של גנים מועמדים לאלגוריתם SCOPE.
- ניתוח מוטיבים על בסיס פרמטרים שנבחרו על ידי המשתמש.
- ייצוג גרפי של תבניות מוטיבים להבנה אינטואיטיבית.
- ניתוח איטרטיבי לזיקוק מערכי גנים על בסיס ממצאי המוטיבים.
תוצאות עיקריות
- SCOPE זיהה מוטיבים בעלי ציון גבוה במערכי הגנים שהוגשו.
- נמצאו גנים נוספים ששיפרו את המובהקות של המוטיב.
- פלט גרפי חשף דפוסים ברורים בהתפלגות המוטיבים.
- השיטה הדגימה יעילות בניתוח גנים המעורבים בתהליכים ביולוגיים ספציפיים.
מסקנות
- SCOPE מספקת שיטה פשוטה לגילוי מוטיבים ללא צורך בקלט נרחב מהמשתמש.
- הכלי משפר את ההבנה של בקרה גנטית באמצעות ייצוג גרפי של נתונים.
- יישומים עתידיים עשויים לכלול מחקרים ביולוגיים רחבים יותר המבוססים על המוטיבים שזוהו.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית לדרג ניהולי
צוותי ביו-פארמה בשלב הגילוי זקוקים לכלים חסונים ובלתי מוטים לזיהוי מוטיבים רגולטוריים המניעים קו-רגולציה של גנים, התומכים בתיקוף מטרה ובצמצום סיכונים מכניסטיים. גישת SCOPE למציאת מוטיבים במכלול (ensemble) מאפשרת זיהוי ברמת ביטחון גבוהה של אלמנטים רגולטוריים ללא הנחות מוקדמות לגבי המוטיב, ובכך מפחיתה עמימות בשלבי הגילוי המוקדמים. יכולת זו משפרת את הביטחון החזוי ומסייעת בתעדוף הפורטפוליו על ידי חשיפת רשתות רגולטוריות העומדות בבסיסם של סטים של גנים רלוונטיים.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר בדיקה שיטתית של היפותזות רגולטוריות בקבוצות גנים המוסדרות יחד.
- תומך בתיקוף תפקודי של מטרות על ידי זיהוי מוטיבים משותפים השמיעים (upstream) הקשורים לבקרה תעתוקית.
- מקל על הפחתת סיכונים ביולוגיים באמצעות חשיפת דפוסים רגולטוריים, ללא צורך בהנחות לגבי אורך המוטיו או תדירות הופעתו.
- משפר את הביטחון החזיוי להעברת מטרות גנים בשלבי תהליך הגילוי.
סריקה ופיתוח בדיקות
- מכין סטים מאושרים של גנים עם מוטיבים רגולטוריים מאופיינים עבור בדיקות תפקודיות המשך.
- מנstandardize את זיהוי המוטיבים, ובכך תומך ביכולת השחזור ובהערכה כמותית של אלמנטים רגולטוריים.
- מאפשר סריקה בקנה מידה רחב של גנים נוספים השותפים למוטיבים שזוהו, ובכך מרחיב את התועלת מהבדיקה.
- מספק נתונים מפורטים על הופעת מוטיבים כדי להנחות את תכנון הבדיקה ואת הערכת התרכובות.
מחקר תרגומי ופרה-קלני
- מתאימה ממצאים של מוטיבים רגולטוריים לרשתות גנים הרלוונטיות למחלה כאשר הדבר נתמך על ידי הקשר ביולוגי.
- תומכת ברצף מהגילוי ועד לאישור פרה-קליני באמצעות מיפוי של הארכיטקטורה הרגולטורית על פני קבוצות גנים.
- מפחיתה סיכונים בקידום תרגומי על ידי הבהרת המנגנונים הרגולטוריים העומדים בבסיס שינויים בביטוי גנים.
שילוב תהליכי עבודה וצנרת עיבוד (Pipeline)
SCOPE משתלב בממשק שבין שלב הגילוי המוקדם לזיהוי מובילים (lead identification), ומאפשר ניתוח של מוטיבים רגולטוריים מונחה-השערה וזיקוק איטרטיבי של קבוצות גנים.
- ביולוגיה של גילוי: מספקת גילוי מוטיבים ללא הטיות להבהרת מסלולים רגולטוריים ולתמיכה בבדיקת השערות.
- סריקה: מספקת פלטי מוטיבים כמותיים וניתנים לשחזור לצורך מוכנות לבדיקה והשוואתיות בין מחקרים.
- אנליטיקה: מספקת מדדי מובהקות של מוטיבים, מדדי כיסוי ופלטים גרפיים להשוואה רבדית של תנאים.
- מחקר תרגומי: מקשרת דפוסי מוטיבים רגולטוריים לרשתות גנים רחבות יותר, ותומכת בהתאמה של סמנים ביולוגיים כאשר הדבר רלוונטי.
- שימוש חוזר ארגוני: מציעה פלטפורמה סטנדרטית וידידותית למשתמש לניתוח חוזר של מוטיבים רגולטוריים על פני מערכי גנים מגוונים.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החיזוי ומפחית עמימות מכניסטית בניתוח רשתות בקרה.
- ערך תפעולי: מייעל את גילוי המוטיבים באמצעות ממשק פשוט, וממזער את הצורך במומחיות בביואינפורמטיקה.
- ערך אסטרטגי: מאפשר קבלת החלטות מושכלת לגבי המשך או הפסקת התהליך (go/no-go) ותיעדוף יעיל של מטרות גנים בהתאם למשאבי ההון.
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בקידום מותאם סיכונים על ידי הבהרת מניעי הבקרה במجموعות גנים מועמדות.
שיקולי יישום
- נדרשת הבנה בסיסית של בחירת קבוצות גנים והקשר של רצפים רגולטוריים.
- נדרשת גישה לפלטפורמת SCOPE מבוססת האינטרנט ורשימות גנים או רצפי FASTA להזנה.
- התהליך נסמך על בחירת מין מדויקת לצורך חישוב תדרי רקע.
- סטנדרטיזציה בין צוותים מיושמת באמצעות פלטים גרפיים וטבלאות מוטיבים מפורטות.
- פירוש התוצאות חייב להתבסס על הקשר ביולוגי כדי למנוע הסקת מסקנות רחבה מדי מהממצאים.
