ここでは、1)既知および新規のmiRNAをより正確に同定でき、2)完全に自動化され、自由に利用できる新しい完全に自動化されたmiRNAパイプラインmirMachineを紹介します。ユーザーは、短い送信スクリプトを実行して、完全に自動化された mirMachine パイプラインを実行できるようになりました。
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この記事について
サマリー
要約
さまざまな種類のノンコーディングRNAの中で、マイクロRNA(miRNA)は間違いなく過去10年間で脚光を浴びてきました。遺伝子発現の転写後調節因子として、miRNAは、干ばつや病気などの発生と生物的ストレスへの応答の両方を含む、さまざまな細胞経路で重要な役割を果たします。高品質のリファレンスゲノム配列を持つことで、miRNA配列が高度に保存されているいくつかの植物種におけるmiRNAの同定とアノテーションが可能になりました。計算miRNAの同定とアノテーションのプロセスはほとんどエラーを起こしやすいプロセスであるため、相同性に基づく予測は予測精度を高めます。私たちは、過去10年間でmiRNAアノテーションパイプラインSUmirを開発および改良し、それ以来、いくつかの植物ゲノムに使用されてきました。
この研究では、(i)二次構造予測に追加のフィルタリングステップを追加し、(ii)完全に自動化し、(iii)以前のパイプラインを使用して、相同性に基づく既知のmiRNAまたは低分子RNAシーケンシングリードに基づく新規miRNAのいずれかを予測するための新しいオプションを導入することにより、完全に自動化された新しいmiRNAパイプラインmirMachine(miRNA Machine)を提示します。新しいmiRNAパイプラインmirMachineは、シロイヌナズナ情報リソースTAIR10、 シロイヌナ ズナゲノムのリリース、および国際小麦ゲノムシーケンスコンソーシアム(IWGSC)小麦リファレンスゲノムv2を使用してテストされました。
概要
次世代シーケンシング技術の進歩により、RNAの構造と調節要素の理解が広がり、機能的に重要なノンコーディングRNA(ncRNA)が明らかになりました。さまざまな種類のncRNAの中で、マイクロRNA(miRNA)は、植物において19〜24ヌクレオチドの長さの低分子RNAの基本的な調節クラスを構成します1,2。線虫Caenorhabditis elegans3で最初のmiRNAが発見されて以来、miRNAの存在と機能は動植物ゲノムでも広く研究されてきました4,5,6。miRNAは、切断または翻訳抑制のためにmRNAを標的とすることによって機能します7。証拠の蓄積は、miRNAが成長と発生8、自己生生物発生9、およびいくつかの生物的および非生物的ストレス応答10を含む植物の幅広い生物学的プロセスに関与していることも示しています。
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プロトコル
1.ソフトウェアの依存関係とインストール
- ホームサイトから、またはcondaを使用してソフトウェアの依存関係をインストールします。
- Perl がまだインストールされていない場合は、ホーム サイト (https://www.perl.org/get.html) からダウンロードしてインストールします。
注: 表された結果は、Perl v5.32.0 を使用して予測されました。 - アライメントプログラムであるBlast+をホームサイト(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK279671/)から実行可能ファイルおよびソースコードとしてダウンロードします。
注:表された結果は、BLAST 2.6.0+を使用して予測されました。 - https://www.tbi.univie.ac.at/RNA/ からRNAfoldのプリコンパイル済みパッケージをインストールします。
- または、次のコンダを使用してこれらのソフトウェアをインストールします:i)コンダインストール-cバイオコンダブラスト;ii)コンダ インストール-cビオコンダウィーン。
- Perl がまだインストールされていない場合は、ホーム サイト (https://www.perl.org/get.html) からダウンロードしてインストールします。
2. mirMachine のセットアップとテスト
- 最新バージョンの mirMachi....
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結果
上記のmiRNAパイプラインmirMachineを、パイプラインの性能を迅速に評価するための試験データに適用した。miRBase v22.1に寄託された高信頼植物miRNAのみを、IWGSCコムギRefSeqゲノムv224の染色体5Aに対してスクリーニングした。mirMachine_find、189個の高信頼miRNAの非冗長リストに対して312ヒットを返し、最大1個のミスマッチが許容されます(表1)。mirMachine_fold、二次構造評価に応じて、そのうち49個を推定miRNAとして分類しました。miRNAの最も高いグループはmiR9666で、合計18のmiRNAが同定されました(図1)。一部のmiRNAは同じ成熟miRNAを共有していましたが、異なるpre-miRNA配列から処理されていました。これらのmiRNAは、miRNAファミリー名の後に一意の番号が続く名前に変更されました(例:miR156-5p-1およびmiR156-5p-2)。推定49個のmiRNAのうち、20個の非冗長成熟m.......
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ディスカッション
当社のmiRNAパイプラインSUmirは、過去10年間、多くの植物miRNAの同定に使用されてきました。ここでは、完全に自動化された、自由に利用できる新しいmiRNA同定およびアノテーションパイプラインmirMachineを開発しました。さらに、以前のパイプラインを含むがこれに限定されない多くのmiRNA同定パイプラインは、UNAfoldソフトウェア21に依存しており、UNAfoldソフトウェア21は、かつては自由に利用可能であったが、時間の経過とともに商用ソフトウェアとなった。この新しい完全に自動化されたmirMachineは、もはやUNAfoldに依存していません。代わりに、ViennaRNAパッケージ27 から自由に入手可能なRNAfoldが、二次構造予測に使用される。さらに、mirMachineのすべてのスクリプトは、調整可能なパラメーターを備えたbashスクリプトに集められ、mirMachineを完全に自動化され、無料で入手できるmiRNA予測およびアノテーションツールにしました。
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK279671/ | Blast+ | ||
| https://github.com/hbusra/mirMachine.git | mirMachine 登録スクリプト | ||
| https://www.perl.org/get.html | Perl | ||
| https://www.tbi.univie.ac.at/RNA/ | RNAfold | ||
| シロイヌナズナ TAIR10 | |||
| Triticum aestivum (小麦, IWGSC RefSeq v2) |
参考文献
- Voinnet, O. Origin, biogenesis, and activity of plant microRNAs. Cell. 136 (4), 669-687 (2009).
- Budak, H., Akpinar, B. A. Plant miRNAs: biogenesis, organization and origins. Functional & Integrative Genomics. 15 (5), 523-531 (2015).
- Lee, R. C., Feinbaum,....
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再版と許可
