Name: ביאור של תפקוד הגן הצמח דרך Genomics, metabolomics משולבים אינפורמטיקה (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-06-17T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 9 s
Description: חקור תפקודי גנים חדשים בצמחים באמצעות שילוב של פרופיל מטבולומי וניתוח שביטה משותף. שיטה זו מאפשרת זיהוי מועמדים מרכזיים במסלולי מטבוליזם ותיאור פונקציונלי יעיל.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

אנו מודים פרופ &#39;Kazuki סאיטו ב RIKEN PSC ד&quot;ר ביורן Usadel ב MPIMP לדיונים מועילים. TT נתמך על ידי מענק של אלכסנדר פון הומבולדט קרן.

<ol><li>Aharoni, A., Keizer, L. C. P., Bouwmeester, H. J., Sun, Z. K., Alvarez-Huerta, M., Verhoeven, H. A., Blaas, J., van Houwelingen, A., De Vos, R. C. H., van der Voet, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SAAT+gene+involved+in+strawberry+flavor+biogenesis+by+use+of+DNA+microarrays%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Cell%22%5BJournal%5D)">SAAT gene involved in strawberry flavor biogenesis by use of DNA microarrays.</a> Plant Cell. 12, 647-661 (2000).</li>
<li>Akiyama, K., Chikayama, E., Yuasa, H., Shimada, Y., Tohge, T., Shinozaki, K., Hirai, M. Y., Sakurai, T., Kikuchi, J., Saito, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PRIMe%3A+a+Web+site+that+assembles+tools+for+metabolomics+and+transcriptomics%5BTitle%5D)+AND+%22In+Silico+Biol%22%5BJournal%5D)">PRIMe: a Web site that assembles tools for metabolomics and transcriptomics.</a> In Silico Biol. 8, 339-345 (2008).</li>
<li>Araujo, W. L., Ishizaki, K., Nunes-Nesi, A., Larson, T. R., Tohge, T., Krahnert, I., Witt, S., Obata, T., Schauer, N., Graham, I. A., Leaver, C. J., Fernie, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+the+2-Hydroxyglutarate+and+Isovaleryl-CoA+Dehydrogenases+as+Alternative+Electron+Donors+Linking+Lysine+Catabolism+to+the+Electron+Transport+Chain+of+Arabidopsis+Mitochondria%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Cell%22%5BJournal%5D)">Identification of the 2-Hydroxyglutarate and Isovaleryl-CoA Dehydrogenases as Alternative Electron Donors Linking Lysine Catabolism to the Electron Transport Chain of Arabidopsis Mitochondria.</a> Plant Cell. 22, 1549-1563 (2010).</li>
<li>De Vos, R. C. H., Moco, S., Lommen, A., Keurentjes, J. J. B., Bino, R. J., Hall, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Untargeted+large-scale+plant+metabolomics+using+liquid+chromatography+coupled+to+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Protoc%22%5BJournal%5D)">Untargeted large-scale plant metabolomics using liquid chromatography coupled to mass spectrometry.</a> Nat. Protoc. 2, (2007).</li>
<li>Hirai, M. Y., Sugiyama, K., Sawada, Y., Tohge, T., Obayashi, T., Suzuki, A., Araki, R., Sakurai, N., Suzuki, H., Aoki, K., Goda, H., Nishizawa, O. I., Shibata, D., Saito, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Omics-based+identification+of+Arabidopsis+Myb+transcription+factors+regulating+aliphatic+glucosinolate+biosynthesis%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Omics-based identification of Arabidopsis Myb transcription factors regulating aliphatic glucosinolate biosynthesis.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 104, 6478-6483 (2007).</li>
<li>Mutwil, M., Klie, S., Tohge, T., Giorgi, F. M., Wilkins, O., Campbell, M. M., Fernie, A. R., Usadel, B., Nikoloski, Z., Persson, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PlaNet%3A+Combined+Sequence+and+Expression+Comparisons+across+Plant+Networks+Derived+from+Seven+Species%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Cell%22%5BJournal%5D)">PlaNet: Combined Sequence and Expression Comparisons across Plant Networks Derived from Seven Species.</a> Plant Cell. 23, 895-910 (2011).</li>
<li>Mutwil, M., Ruprecht, C., Giorgi, F. M., Bringmann, M., Usadel, B., Persson, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcriptional+Wiring+of+Cell+Wall-Related+Genes+in+Arabidopsis%5BTitle%5D)+AND+%22Molecular+Plant%22%5BJournal%5D)">Transcriptional Wiring of Cell Wall-Related Genes in Arabidopsis.</a> Molecular Plant. 2, 1015-1024 (2009).</li>
<li>Obayashi, T., Kinoshita, K., Nakai, K., Shibaoka, M., Hayashi, S., Saeki, M., Shibata, D., Saito, K., Ohta, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ATTED-II%3A+a+database+of+co-expressed+genes+and+cis+elements+for+identifying+co-regulated+gene+groups+in+Arabidopsis%5BTitle%5D)+AND+%22Nucleic+Acids+Research%22%5BJournal%5D)">ATTED-II: a database of co-expressed genes and cis elements for identifying co-regulated gene groups in Arabidopsis.</a> Nucleic Acids Research. 35, D863-D869 (2007).</li>
<li>Ogata, Y., Suzuki, H., Sakurai, N., Shibata, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CoP%3A+a+database+for+characterizing+co-expressed+gene+modules+with+biological+information+in+plants%5BTitle%5D)+AND+%22Bioinformatics%22%5BJournal%5D)">CoP: a database for characterizing co-expressed gene modules with biological information in plants.</a> Bioinformatics. 26, 1267-1268 (2010).</li>
<li>Persson, S., Wei, H. R., Milne, J., Page, G. P., Somerville, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+genes+required+for+cellulose+synthesis+by+regression+analysis+of+public+microarray+data+sets%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Identification of genes required for cellulose synthesis by regression analysis of public microarray data sets.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 102, 8633-8638 (2005).</li>
<li>Tohge, T., Yonekura-Sakakibara, K., Niida, R., Watanabe-Takahashi, A., Saito, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phytochemical+genomics+in+Arabidopsis+thaliana%3A+A+case+study+for+functional+identification+of+flavonoid+biosynthesis+genes%5BTitle%5D)+AND+%22Pure+and+Applied+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Phytochemical genomics in Arabidopsis thaliana: A case study for functional identification of flavonoid biosynthesis genes.</a> Pure and Applied Chemistry. 79, 811-823 (2007).</li>
<li>Tohge, T., Fernie, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Web-based+resources+for+mass-spectrometry-based+metabolomics%3A+A+user%27s+guide%5BTitle%5D)+AND+%22Phytochemistry%22%5BJournal%5D)">Web-based resources for mass-spectrometry-based metabolomics: A user's guide.</a> Phytochemistry. 70, 450-456 (2009).</li>
<li>Tohge, T., Fernie, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combining+genetic+diversity%2C+informatics+and+metabolomics+to+facilitate+annotation+of+plant+gene+function%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Protocols%22%5BJournal%5D)">Combining genetic diversity, informatics and metabolomics to facilitate annotation of plant gene function.</a> Nature Protocols. 5, 1210-1227 (2010).</li>
<li>Tohge, T., Kusano, M., Fukushima, A., Saito, K., Fernie, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcriptional+and+metabolic+programs+following+exposure+of+plants+to+UV-B+irradiation%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Signal+Behav%22%5BJournal%5D)">Transcriptional and metabolic programs following exposure of plants to UV-B irradiation.</a> Plant Signal Behav. 6, Forthcoming (2011).</li>
<li>Tohge, T., Ramos, M. S., Nunes-Nesi, A., Mutwil, M., Giavalisco, P., Steinhauser, D., Schellenberg, M., Willmitzer, L., Persson, S., Martinoia, E., Fernie, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Towards+the+storage+metabolome%3A+profiling+the+barley+vacuole%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Physiol%22%5BJournal%5D)">Towards the storage metabolome: profiling the barley vacuole.</a> Plant Physiol. , (2011).</li>
<li>Yonekura-Sakakibara, K., Tohge, T., Matsuda, F., Nakabayashi, R., Takayama, H., Niida, R., Watanabe-Takahashi, A., Inoue, E., Saito, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comprehensive+flavonol+profiling+and+transcriptome+coexpression+analysis+leading+to+decoding+gene-metabolite+correlations+in+Arabidopsis%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Cell%22%5BJournal%5D)">Comprehensive flavonol profiling and transcriptome coexpression analysis leading to decoding gene-metabolite correlations in Arabidopsis.</a> Plant Cell. 20, 2160-2176 (2008).</li>
</ol>

אין ניגוד עניינים הצהיר.

בהתחשב בכך transcriptomics וטכנולוגיות metabolomics שימשו במשך מספר שנים, תהליך של שילוב נתונים עבור metabolomics סייעו ביאור הגן בדרך כלל מתחיל עם זיהוי של שיא רומן המייצג המטבוליט ידוע. עובדה זו מובילה לשלב הבא שבו הוא להעריך שונות כמותי פסגות מטבוליט או גנים מועמדים חדשים חשב להיות אחראי על ביוסינתזה שלהם. האסטרטגיה תיאר בפרוטוקול זה, עם זאת, יש שלוש בעיות עיקריות א) הקושי של ביאור שיא, II) המורכבות של חיזוי מסלול, III) ברזולוציה של מידע גנטי ואיכות נתונים ביטוי גנים. כדי להתמודד עם הבעיה הראשונה, ביאור שיא צריכה להתבצע עם elution משותפת של תרכובות סטנדרטיים או מידע גישה קומבינטורית ניצול מ-MS n ניתוח, תמצית התייחסות, ניתוח מוטציה, חיפוש במסד הנתונים המטבוליט סקר ספרות (איור 2, 12). עבור sהבעיה econd, חיזוי מסלול ניתן להשיג רק על ידי ביאור שיא הנכון. עם זאת, פרופיל מטבוליט של רקמות ספציפיות גם יכול להיות שיא ביאור תמיכה, בגלל הצטברות המטבוליט צריך להיות מתואם עם ביטויים של גנים הקשורים גנים. לכן פרופילים שילוב של רקמות שונות ותנאי גידול יכול להיות מועיל עבור בעיה זו 2. הבעיה השלישית בדבר ברזולוציה של מידע גנטי תלוי בהתקדמות של הנתונים רצף. במקרה של צמח המודל, ללא השלמת רצף הגנום, שיתוף ניתוח ביטוי גנים באמצעות orthologous בצמחים המודל השני הוא שימושי. השוואה יישור מפורט עץ ניתוח פילוגנטי של רצף החומצות האמיניות יכול לתמוך להתחבר מודל אורגניזמים למינים אחרים. פרוטוקול זה הוא מתאים את כל חילוף החומרים. היא יעילה ביותר ניתוח של חילוף החומרים חטיבת ביניים ותיכון, אשר מאופיינים גם להיות כפופים ג תעתיק חזקהontrol 1,5,11,16. כמה דוגמאות, שיתוף הביטוי ניתוח הצליח לבצע בהטמעת גופרית, גנים עבור חמצון β, מסועפת שרשרת השפלה חומצת אמינו, פירוק כלורופיל, ואת ירידת חמרים ליזין 3, התא הקיר חילוף החומרים 10,7 ואור איתות מפל 14. ביאור של תפקוד הגן באמצעות גנומיקה, metabolomics משולבים אינפורמטיקה היא לא רק הגן ביוסינתטי ו הרגולטור ישירה של גורם שעתוק, אלא גם להבנת התהליך תגובה פיזיולוגית (ראה איור 3 למשל. 14). כדי לפתח את הגישה הזו מצמחים מודל למינים הצומח, השוואה חילוף החומרים של פני מיני צמחים היא גישה חזקה בחלק חילוף החומרים הכללי. לדוגמה, אם באותו מתחם מתגלה מיני צמחים שונים, ועוד כמה גנים orthologous נמצאים אלה מיני צמחים, חוצה מינים שיתוף הביטוי באמצעות ניתוח orthologous גנים יכולים לספק stronג&#39;ראיות לסברה שלך. גישה זו יכולה להתבצע ארבידופסיס, צפצפה, Medicago, בנוסף גידולים חשובים כגון חיטה, שעורה, אורז, סויה, על ידי ניתוח שיתוף ביטוי של מיני צמחים (6, כדור הארץ: <a href="http://aranet.mpimp-golm.mpg.de/" target="_blank">http://aranet.mpimp-golm.mpg . דה /</a> ,, 9, שוטר: <a href="http://webs2.kazusa.or.jp/kagiana/cop0911/" target="_blank">http://webs2.kazusa.or.jp/kagiana/cop0911/</a> , ראה למשל, 15).

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> שם מגיב </td><td> חברה </td><td> מספר קטלוגי </td></tr><tr><td> מזוקקים ULC / MS מים גראד </td><td> BIOSOLVE </td><td> 23214102 </td></tr><tr><td> (ACN) אצטוניטריל ULC / MS כיתה </td><td> BIOSOLVE </td><td> 01204102 </td></tr><tr><td> (MeOH) מתנול ULC / MS כיתה </td><td> BIOSOLVE </td><td> 13684102 </td></tr><tr><td> חומצה פורמית (HCOOH) ULC / MS כיתה כרומטוגרפיה נוזלית </td><td> BIOSOLVE </td><td> 06914131 </td></tr><tr><td> תקן תרכובות </td><td> EXTRASYNTHESE </td><td></td></tr><tr><td> מלכודת יונים לינארית (IT) ESI-MS מערכת פיניגן-LTQ </td><td> Thermo פיניגן </td><td></td></tr><tr><td> HPLC Surveyor מערכת </td><td> Thermo פיניגן </td><td></td></tr><tr><td> אנליטית לונה טור C18 (2), בקוטר 2.0 מ&quot;מ, אורך 150 מ&quot;מ, 100 נקבוביתגודל חלקיקים כדוריים של 3 מ&quot;מ </td><td> Phenomenex </td><td> 00F-4251-B0 </td></tr><tr><td> Xcalibur תוכנה </td><td> Thermo פיניגן </td><td></td></tr></tbody></table>

ביאור של תפקוד הגן הצמח דרך genomics, metabolomics משולבים אינפורמטיקה

Annotation of Plant Gene Function via Combined Genomics, Metabolomics and Informatics

בהתחשב במספר ההולך ומתרחב של הצמח מינים מודל עבורו רצף הגנום המלא זמינים שפע של ביו משאבים כגון מוטציות נוקאאוט, ההצטרפויות בר ואוכלוסיות רבייה מתקדמות, יש הנטל הגובר ביאור גן פונקציונלי. בפרוטוקול זה, ביאור של תפקוד הצמח הגן באמצעות ניתוח משולב שיתוף ביטוי גנים, metabolomics ו אינפורמטיקה מסופק (איור 1). גישה זו מבוססת על התיאוריה של שימוש גני מטרה של תפקוד המכונה כדי לאפשר זיהוי של גנים שאינם מועדות צפוי להיות מעורב בתהליך חילוף החומרים מסוים, עם זיהוי של תרכובות היעד באמצעות metabolomics. אסטרטגיות הם העלו על החלת מידע על אוכלוסיות שנוצר על ידי שתי גישות קדימה גנטיקה הפוכה למרות כל אלה הם ללא מאמץ. לפי גישה זו תולדה יכול לשמש גם גישה לאפיין פסגות לא ידועים המייצגים SE חדש או מיוחדמטבוליטים condary ברקמות מוגבלות, מיני צמחים או טיפול מתח, אשר נמצא כעת במשפט חשוב להבנת חילוף החומרים במפעל.

שילוב של הגנומיקה, שיתוף ניתוח Gene הביטוי ואת ההזדהות של תרכובות היעד דרך חילוף החומרים לתת ביאור גן פונקציונלי.

ביאור של תפקוד הגן הצמח דרך Genomics, metabolomics משולבים אינפורמטיקה

נוכח המספר ההולך וגדל של מיני צמחי-מודל שעבורם זמינות רצפי גנום מלאים, והשפע של משאבים ביולוגיים כגון...

המטרה הכללית של הניסוי הבא היא לגלות ולאפיין תפקודים גנטיים חדשים באמצעות אנוטציה של גנים, תוך שימוש בניתוח משולב של פרופילי מטבוליטים וניתוח ביטוי משותף (co-expression). מטרה זו מושגת על ידי תכנון ניסויי המתמקד במסלולים מטבוליים ספציפיים ובמיני צמחים מסוימים. כשלב שני, נעשה שימוש בגישות אנליטיות כדי לבנות את המסלול המטבולי המלא, בהתבסס על המבנים הכימיים של התרכובות שזוהו.בשלב הבא, המבנה של המסלול החזוי משולב עם אנליזת ביטוי משותף (co-expression analysis) לצורך צמצום הגנים המועמדים, אשר עשויים להצביע על גנים מרכזיים במטבוליזם. לבסוף, התוצאות מתקבלות על ידי ביצוע מערכות מינימליות של ניסויים תוך שימוש יעיל במספר משאבים ביולוגיים, במטרה לאפיין את הזיהוי התפקודי של הגנים. הרעיון לשיטה זו עלה לראשונה כאשר מצאנו מתאם גבוה מאוד של גנים ציסטיים של Abosi OID במאגר הביטוי המשותף בשם ate.הסקנו כי אסטרטגיה זו היא אחת הדרכים המהירות ביותר למציאת תפקודי גנים חדשים באמצעות מאגרי נתונים זמינים לציבור ושימוש יעיל במשאבים ביולוגיים. כדי להתחיל את המיצוי, קצרו את חומרי הצמח והקפיאו אותם מיד בחנקן נוזלי. לאחר שהחומרים קפאו, טחנו את חומרי הצמח לאבקה באמצעות טחנת כדורים (mixer mill), חלקו את חומר הצמח הקפוא למבחנות Eppendorf בנפח 2 ml, והוסיפו למבחנה כדור מתכת.הוסיפו 250 µL של בופר מיצוי לכל 50 mg של דגימה. בופר המיצוי מכיל את הסטנדרט הפנימי לצורך נורמליזציה. לאחר מכן, הומוגניזו את האבקה הקפואה באמצעות מטחנה מעורבבת (mixer mill) למשך שתי דקות.בתדר של 25, סבבו את הדגימה בצנטריפוגה במהירות של 12,000 RPM למשך 10 דקות. לאחר מכן, העבירו את supernatant למסנן צנטריפוגי. לאחר ביצוע סבב שני של צנטריפוגה, העבירו את supernatant למבחורת einor חדשה.בשלב הבא, הגדירו את ה-HPLC על ידי בדיקה תחילה שטמפרטורת תנור העמודה היא 35 °C, וטמפרטורת מגש הדגימות היא 10 °C. הגדירו את תנאי הספקטרומטריית המסה ובדקו את מצב הוואקום ואת הניפוח של הנימים (capillary heating). בצעו כיול של טעינת יתר של מסה (mass overcharge calibration) של גלאי ה-MS באמצעות הזרקת עירוי של תערובת תמיסות הכיול.השתמשו באפליקציית הכיול האוטומטית בתוכנה. לאחר מכן, העבירו 50 µL מהתמציות לבקבוק זכוכית. עבור HPLC, בצעו לפחות חמש הזרקות של באפר מיצוי לפני ביצוע האנליזה לדוגמה הראשונה, כפי שמתואר בפרוטוקול הכתוב.לאחר הגדרת כלי לניתוח ספקטרומטריית מסות, בחר את הנתונים שיועבדו. הכן טבלה של הפסגות (peaks) המותירות עניין שזוהו, בהתאם לסוג התרכובות המופיע בפרוטוקול הכתוב. זהה את הפסגות באמצעות קו-אבולוציה עם תרכובות סטנדרטיות, ואנוטט את הפסגות שזוהו באמצעות ניתוח Ms.MS, ספרות, סקר וחיפוש במאגרי מידע של מטבוליטים בשלב זה.חיזוי המסלול צריך להתבסס על המבנים הכימיים על ידי קישור התפקוד האנזימטי במסלול המטבולי. לכן, שלבים אלה צריכים להתבצע באמצעות זיהוי מדויק של התרכובות שהתגלו. מאגרי מידע של מסלולים מטבוליים כלליים, כגון מאגר ה-keg ו-plant psych, יעילים מאוד לחיזוי המסלול המטבולי הרלוונטי.כדי להכין רשימת גנים עם גנים אורתולוגיים של Arabidopsis ומספרי זיהוי (ID), הורד תחילה רשימת מזהי גנים ממאגר הגנומי. הוסף את מזהי הגנים של Arabidopsis עבור גנים אורתולוגיים במקרה שהצמח הנחקר אינו Arabidopsis. לאחר מכן, הכן רשימה של גנים במסלול הביולוגי הרלוונטי.אנוטציה של נתוני מסלולים ונתוני משפחות גנים של Arabidopsis זמינה באתר TAAR. לאחר מכן ניתן לשלב רשימות של גנים אורתולוגים של Arabidopsis. בצע ניתוח של רשת ביטוי משותף (co-expression network analysis) באמצעות רשימת מזהי הגנים שהוכנה, כדי לחפש במסד הנתונים המתאים ביותר עבור המסלול החזוי.בדיקת המתאם של זוגות גנים ידועים במסלול הנחקר. במקרה שמאגר הביטוי המשותף (co-expression) או מאגר ביטוי הגנים אינם זמינים, ובמסלול הנחקר, יש להשתמש במאגר הביטוי המשותף של Arabidopsis עם רשימה של גנים אותולוגיים של arabidopsis.בשלב הבא, בנה את תשתית רשת ביטוי השיתופי (co-expression network) של היעד. בהתבסס על הקשרים של הגנים המוכרים במסלול הנחקר, הוסף גנים מועמדים בעלי מתאם ובדוק את ההערות הגניות (gene annotation) שלהם במשפחות החיזוי בתוך הקשרים של רשת זו, כדי למצוא את המועמד המבטיח ביותר.יש לתאם את סף ערכי המקדמים של הגנים בהתאם למבנה הרשת ולצפיפות הגנים המתואמים. כעת, צור רשימה של גנים שניתן לצמצם אותם כגנים המתמחים במסלול המטרה. באמצעות רשימה זו, בדוק את ביטוי הגנים של הסגוליות האיבריות ואת תגובות העקה של הגנים המועמדים.התחילו את אינטגרציית המידע על ידי הוספת גנים מאופיינים היטב, ששימשו לשאילתות של ניתוח ביטוי משותף (co-expression analysis), אל המסלול המטבולי החזוי. בצעו סקירה ספרותית כדי לבדוק אם החלקים הבלתי מאופיינים של מסלול זה הם חדשים, כולל שלבים אנזימטיים בלתי מאופיינים, חלבוני מעבר וגורמי שעתוק. בשלב זה, חזו את אנוטציית הגנים המתאימה ביותר עבור השלבים הבלתי מאופיינים החסרים אלו.שילוב תוצאות פרופיל המטבוליטים וגנים מועמדים של ביטוי גנים in silico בהתבסס על המסלול החזוי. לאחר מכן, סדרו את הגנים המועמדים על המסלול החזוי בהתאם לתפקוד הגן. לדוגמה, אצטיל-טרנספראז עבור מטבוליט מאצטיל, גליקוזיל-טרנספראז עבור גליקוזיד ו-P450 עבור תרכובת חמצונית.בדוק את העקביות של ספציפיות רקמות או תגובות למסגרות עקה בין הצטברות מטבוליטים לבין רמות הביטוי של הגנים המועמדים. כמו כן, בדוק את הקשרים למסלולי מטבוליזם אחרים לצורך אספקת סובסטרטים ואת הגנים המגיבים לעקה. כשלב סופי, בצע ניסוי לזיהוי תפקודי הגן באמצעות משאבים ביולוגיים כגון ספריית מוטציות knockout וספריית cDNA באורך מלא.להלן דוגמה לניתוח רשת של ויסות משותף (co-regulation) של נתיב האנתוציאנין. ניתוחי ביטוי משותף (co-expression) בוצעו באמצעות מדד הביטוי המשותף של PRAM, המבוסס על מערך הנתונים של גרסה שלוש המוסיפה את תוכנית PX המוצגת כצמתים אדומים; 12 גנים אנזימטיים של אנתוציאנין ושני גורמי שעתוק לייצור אנתוציאנין שימשו לחיפוש גנים מועמדים. רשת ביטוי משותף הכוללת 68 גנים מועמדים מתואמים ו-14 גני שאילתה, שוחזרה על ידי קישוריות של חיפוש קבוצות באמצעות מאגר הנתונים prime, מה שהביא לקובצי פלט של T net ששורטטו באמצעות תוכנת PX.הצמתים הכחולים מצביעים על הגנים המועמדים שהראו מתאם עם גני אנתוציאנין לאחר התפתחותם. אסטרטגיה זו תספק רמז יעיל לחיזוי תפקודים של גנים חדשים במטבוליזם של צמחים.

annotation-plant-gene-function-via-combined-genomics-metabolomics

Research

JoVE Journal

Biology

ביולוגיה

מאמר זה מתאר את היישום של metabolomics לא ממוקד, transcriptomics ניתוח סטטיסטי רב משתני תמלילי ברי ענבים מטבוליטים כדי לקבל תובנה לגבי מושג טרואר, כלומר, השפעת הסביבה על תכונות איכות ברה.

קונספט טרואר לפרש דרך הענבים הברים Metabolomics ו transcriptomics

כאן, אנו מציגים פרוטוקול האינטראקציה ללכוד להחיל על Arabopopsis thaliana עלה mesophyll protoplasts. שיטה זו מסתמכת באופן קריטי על vivo UV crosslinking ומאפשר בידוד וזיהוי של חלבונים mRNA מחייב הצמח מסביבה פיזיולוגית.

MRNA Interactome ללכוד מן Protoplasts הצמח

מאמר זה מתאר הליך זיהוי ואפיון של משפחה ג'ין הגפן חלה על משפחתו של תודרנית Tóxicos ב Levadura (ATL) E3 אוביקוויטין ligases.

זרימת עבודה מקיפה עבור הביטוי מטא אנליזה ATL E3 אוביקוויטין ליגאז ג'ין משפחת גפן וזיהוי הגנום כולו

ניתוח כלל מערכת של biomolecules מרובות הוא חיוני להשגת תובנות פונקציונליות ומכניסטיות לתהליכים ביולוגיים. בזאת, פרוטוקול נרחב מתואר עבור הפקת תפוקה גבוהה של שומנים, מטבוליטים, חלבונים ועמילן ממדגם אחד שנקטפו מן התרבות Chlamydomonas מסונכרן.

שיטת הפקת מולטי-Omics לניתוח מעמיק של תרבויות מסונכרנות של הירוק Alga Chlamydomonas הקשה

פרוטוקול הכרייה ההמוני-מונחה הגנום מבוסס ומתואר כאן. הוא מבוסס על מידע רצף הגנום ו-LC-MS/MS ניתוח ומטרתו להקל על זיהוי של מולקולות מחיידקים מורכבים ותמציות צמחים.

המסה ספקטרומטר מודרמטריה מונחה הגנום ככלי לחשוף מוצרים טבעיים הרומן

על ידי הפעלת כלי המחקר של איגוד הנתיבים (PAST), באמצעות היישום הנוצץ או באמצעות קונסולת R, החוקרים יכולים לקבל הבנה עמוקה יותר של המשמעות הביולוגית של תוצאות מחקר הקשר הגנום שלהם (GWAS) על ידי חקירת המסלולים המטבוליים המעורבים.

כלי מחקר של איגוד הנתיבים עבור ניתוחי GWAS של מידע על מסלול מטבולי

בפרוטוקול זה אנו מציגים זרימת עבודה ממוטבת, המשלבת הכנת דגימות יעילה ומהירה של דגימות רבות. בנוסף, אנו מספקים מדריך שלב אחר שלב להפחתת וריאציות אנליטיות להערכת תפוקה גבוהה של מחקרי GWAS מטבוליים.

מחקרי אסוציאציה רב-גנומית בקנה מידה גדול (Mo-GWAS): קווים מנחים להכנת דגימות ונורמליזציה

השיטה שפותחה של תיוג 13C6-Glucose בשילוב עם כרומטוגרפיה נוזלית ברזולוציית מסה ברזולוציה גבוהה היא רב-תכליתית ומניחה את הבסיס למחקרים עתידיים על האיברים והמסלולים העיקריים המעורבים בסינתזה של מטבוליטים שניוניים בצמחי מרפא, כמו גם ניצול מקיף של מטבוליטים שניוניים אלה.

13C6-תיוג גלוקוז הקשור LC-MS: זיהוי של איברים ראשוניים צמחיים בסינתזת מטבוליטים משנית

תיאור וירוס-Induced שיטה להשתקת (VIGS) הגן לדפוק למטה של ​​ביטוי...

Virus-Induced להשתקת גנים (VIGS) ב ניקוטיאנה benthamiana עגבניות

שיטה לבידוד סוגי תאים מסוימים של חומר צמחי מודגם. טכניקה זו מעסיקה קווי סמן מהונדס המבטא חלבוני ניאון בסוגי תאים מסוימים, הסלולר דיסוציאציה Fluorescence מיון הופעל תא. בנוסף, ההתקנה גידול מוקמת כאן המאפשרת...

מיון פלואורסצנטי תא פעיל של Protoplasts הצמח

חקור תפקודי גנים חדשים בצמחים באמצעות שילוב של פרופיל מטבולומי וניתוח שביטה משותף. שיטה זו מאפשרת זיהוי מועמדים מרכזיים במסלולי מטבוליזם ותיאור פונקציונלי יעיל.

ביאור של תפקוד הגן הצמח דרך Genomics, metabolomics משולבים אינפורמטיקה

גלה סרטונים נוספים