Navigazione MARRVEL, uno strumento basato sul Web che integra la genomica umana e le informazioni di genetica degli organismi modello

MARRVEL.org aggrega informazioni che possono fornire una panoramica della rilevanza della malattia dei geni umani, concentrandosi principalmente sulle malattie genetiche rare. Raccoglie anche informazioni biologiche dai database degli organismi modello. MARRVEL può risparmiare molto tempo e fatica.

Senza questo strumento, gli utenti passeranno ore a cercare database diversi per raccogliere informazioni che MARRVEL può ottenere in pochi secondi. MARRVEL è utilizzato attivamente da medici e scienziati di tutto il mondo. Facilita la diagnosi e può essere un punto di partenza per esplorare maggiori informazioni per gli studi terapeutici.

Sebbene la maggior parte dei nostri utenti abbia un background genetico umano, abbiamo un numero crescente di utenti provenienti da una vasta gamma di campi biomedici, compresi i ricercatori di organismi modello. Per una ricerca basata su geni umani e varianti, aprire la home page MARRVEL. Una ricerca può essere eseguita solo con informazioni geniche, solo informazioni sulle varianti o informazioni sia sul gene che sulle varianti.

Verificare che i nomi dei geni candidati siano elencati sotto la casella di input con ogni voce di carattere. Se la ricerca torna negativa, utilizzare il sito Web HGNC per assicurarsi che il simbolo genetico utilizzato sia aggiornato. Immettere quindi una variante umana delle informazioni sul modo in cui le varianti vengono visualizzate nel Consorzio di aggregazione esome e nel database di aggregazione del genoma oppure utilizzare una nomenclatura basata sulla trascrizione secondo le linee guida della Human Genome Variation Society.

Per la nomenclatura della posizione genomica, utilizzare le coordinate secondo l'assemblaggio del genoma di Homo sapiens 19. Per accedere ai dati dell'organismo modello relativi al gene umano di interesse per MARRVEL, utilizzare la Gene Function Table per ottenere ciascuno dei seguenti per otto organismi modello. Poiché ogni nome gene è collegamento ipertestuale alle pagine geniche nei rispettivi database dell'organismo modello, fare clic sui collegamenti per saperne di più sulle informazioni fenotipiche e sulle risorse disponibili per ogni organismo modello.

Ad esempio, su FlyBase, ci sarà un elenco di tutti gli alleli generati, dei rispettivi fenotipi e della disponibilità di ogni allele dai centri stock pubblici. Nella tabella gene function, fare clic sui collegamenti PubMed per passare a un elenco di pubblicazioni relative al gene di interesse in ogni organismo. Per vedere il livello di confidenza che il gene dell'organismo modello è probabilmente l'ortologo del gene umano di interesse, controllare la colonna DIOPT per ottenere una misura del numero di algoritmi di previsione ortologa che il gene dell'organismo modello è probabile sia un ortologo del gene umano di interesse.

Deselezionare la casella Mostra solo il miglior gene di punteggio DIOPT per visualizzare tutti i candidati che in genere includono geni paralogi e geni omologhi che non sono necessariamente ortologi in ogni organismo modello. Per determinare l'espressione del gene o della proteina di interesse, controllare la colonna Expression per l'elenco dei tessuti in cui il gene o la proteina di interesse è stato segnalato per essere espresso in database di organismi umani o modello. I dati del trascritoma umano sono ottenuti da Genotype-Tissue Expression, o GTEx, e i dati sull'espressione delle proteine umane provengono dall'Atlante delle proteine umane.

Nella colonna Espressione, alcuni dati avranno un pulsante con collegamenti popup, ad esempio per i dati umani e fly, che visualizzano il modello di espressione genica o proteica utilizzando una mappa termica. Altri dati sono collegamenti ipertestuali alle rispettive pagine di database dell'organismo modello per ulteriori esplorazioni. Per accedere ai termini dell'ontologia genica, controllare la funzione molecolare, la componente cellulare e le colonne del processo biologico.

Questi dati sono stati filtrati dai codici di evidenza sperimentali e mostrano termini di ontologia genica che si basano su prove sperimentali dirette in ogni organismo modello. Utilizzare Monarch Initiative per passare alla pagina Fenogrid per un gene umano specifico. Apparirà un grafico che fornisce un rapido confronto tra i fenotipi associati al gene di interesse per le malattie umane conosciute e i mutanti dell'organismo modello che hanno sovrapposizioni fenotipiche.

Se un gene del mouse ha un mouse knockout realizzato o pianificato dall'International Mouse Phenotyping Consortium, facendo clic su IMPC si collegherà alla pagina che descrive in dettaglio il fenotipo del mouse knockout e la sua disponibilità dai centri stock pubblici. Per ottenere informazioni sui domini proteici previsti della proteina umana di interesse, fare clic sulla casella Domini proteine geniche umane. I dati sono derivati da DIOPT, che utilizza famiglie proteiche e database di domini conservati.

Un singolo residuo può essere annotato più di una volta a causa di alcune sovrapposizioni nei domini annotati nelle due fonti. Quindi utilizzare la casella Allineamento proteine multiple per ottenere l'allineamento multiplo amminoacido generato da DIOPT che utilizza più programmi di allineamento per l'allineatore di sequenze amminoacidiche o nucleotidiche per ogni proteina. Per evidenziare l'amminoacido di interesse, scorrere verso il basso fino alla parte inferiore della casella e immettere i numeri degli amminoacidi di interesse.

Per iniziare una ricerca in MARRVEL basata sui geni dell'organismo modello, fate clic su Ricerca organismi modello (Model Organisms Search) e selezionate l'organismo modello di scelta. Immettere un simbolo genetico dell'organismo modello, fare clic sul simbolo del gene man mano che il nome viene completato automaticamente e quindi su Cerca. Se il risultato della ricerca è negativo, controllare il simbolo genetico ufficiale utilizzato nei database degli organismi modello.

Se il risultato della ricerca è ancora negativo, accedere a DIOPT e al database di ricerca delle previsioni di ortologia per valutare se non ci sono buoni ortologi previsti per il gene di interesse. Se la ricerca è positiva, controllare il punteggio DIOPT e il miglior punteggio dal gene umano alla colonna dell'organismo modello per la selezione del gene umano. Se il gene ha un punteggio DIOPT di tre o più e il miglior punteggio dal gene umano all'organismo modello è marcato Sì, è probabile che ci sia più di un gene che è ortologo al gene dell'organismo modello di interesse.

Fare clic sul collegamento MARRVEL it per visualizzare i risultati della ricerca per ogni candidato ortologo umano. In questo caso, c'è un solo candidato. Per interpretare un output genetico umano MARRVEL per un gene e una variante di interesse, fare clic su Ereditarietà mendeliana online nell'uomo o OMIM.

Utilizzare la casella Descrizione gene umano per ottenere un breve riassunto di ciò che è noto sul gene e sul prodotto genico. Utilizzare la casella Relazioni gene-fototipo per determinare se il gene di interesse è noto per essere un gene che causa la malattia mendeliana. Questa scatola fornirà malattie note curate manualmente e altre associazioni di fenotipi con il gene di interesse.

La casella Alleli segnalati dall'OMIM può essere utilizzata per ottenere un elenco di varianti patogene curate da questo database per vedere se la variante di interesse è stata curata in OMIM come patogena. In questo esempio, è stata eseguita una ricerca di TBX2 umano per valutare la funzione biologica nota di questo gene e il potenziale impatto funzionale di una specifica variante di missense nel gene trovato per segr funzionare in una piccola famiglia con una malattia rara che coinvolge il sistema scheletrico, cardiaco e immunitario. Qui, l'output per la ricerca TBX2 può essere visto.

Sulla base delle informazioni sull'organismo modello visualizzate in MARRVEL, è stato rapidamente determinato che questo gene di interesse è conservato da C.elegans e Drosophila all'uomo e che l'amminoacido di interesse, arginina 20, è anche altamente conservato durante l'evoluzione. Si noti che il ratto TBX2 non si allinea bene in questa regione, probabilmente a causa della trascrizione utilizzata per l'allineamento. Osservando i termini gene ontologici degli ortologi TBX2 all'interno di diverse specie, si può osservare che TBX2 codifica un fattore di trascrizione che è stato implicato nella morfogenesi cardiaca e in altri processi biologici nel topo e nel pesce zebra.

Poiché il TBX2 umano è espresso nell'espressione del tessuto genotipo a base cardiaca e negli atlanti proteici e i pazienti con una variante TBX2 presentano difetti cardiaci, si può concludere che questa variante è un buon candidato per esplorare sperimentalmente. I nomi dei geni possono cambiare nel tempo, quindi è importante confermare che stai usando gli ultimi simboli genetici ufficiali basati su database di organismi umani o modello. Si prega di guardare il nostro articolo video JoVE di accompagnamento intitolato In Vivo Functional Study of Disease-associated Rare Human Variants Using Drosophila"per ulteriori studi sperimentali che possono essere eseguiti.

MARRVEL ha supportato medici e ricercatori nel facilitare la diagnosi delle malattie e gli studi meccanicistici. Continueremo a farlo aggiungendo nuove funzionalità al programma man mano che andiamo avanti. MARRVEL viene continuamente aggiornato, pertanto è consigliabile che gli utenti leggano la sezione Novità per rimanere aggiornati sulle nuove funzionalità introdotte.