ここで説明するプロトコルは、ユーザーフレンドリーなUCSCゲノムブラウザ上のPhyloCSFを使用して、マイクロタンパク質コードの可能性について関心のあるゲノム領域を分析する方法に関する詳細な手順を提供します。さらに、同定されたマイクロタンパク質の配列特性をさらに調査し、推定機能に関する洞察を得るために、いくつかのツールとリソースが推奨されます。
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方法論記事
マイクロタンパク質同定と配列解析のための統合アプローチ
* These authors contributed equally
この記事について
サマリー
要約
次世代シーケンシング(NGS)は、ゲノミクスの分野を前進させ、多数の動物種およびモデル生物の全ゲノム配列を生み出しました。しかし、この豊富な配列情報にもかかわらず、包括的な遺伝子アノテーションの取り組みは、特に小さなタンパク質では困難であることが証明されています。特に、従来のタンパク質アノテーション法は、ゲノム全体にわたって指数関数的に多い数の偽の非コードsORFを除外するために、長さが300ヌクレオチド未満の短いオープンリーディングフレーム(sORF)によってコードされる推定タンパク質を意図的に除外するように設計されていた。その結果、マイクロタンパク質(<100アミノ酸長)と呼ばれる何百もの機能的な小さなタンパク質が、誤ってノンコーディングRNAとして分類されたり、完全に見過ごされてきました。
ここでは、無料で公開されているバイオインフォマティクスツールを活用して、進化的保存に基づいてゲノム領域にマイクロタンパク質コードの可能性を照会するための詳細なプロトコルを提供します。具体的には、ユーザーフレンドリーなカリフォルニア大学サンタクルーズ校(UCSC)ゲノムブラウザの系統コドン置換頻度(PhyloCSF)を使用して配列保存とコーディングの可能性を調べる方法について、段階的な手順を提供します。さらに、同定されたマイクロタンパク質配列の複数種のアラインメントを効率的に生成してアミノ酸配列の保存を視覚化する手順を詳述し、予測されたドメイン構造を含むマイクロタンパク質特性を分析するためのリソースを推奨します。これらの強力なツールは、非正規ゲノム領域における推定マイクロタンパク質コード配列の同定に役立てたり、目的の非コード転写産物中に翻訳可能性を有する保存されたコード配列の存在を排除するために使用できます。
概要
ゲノム中のコード要素の完全なセットの同定は、ヒトゲノムプロジェクトの開始以来、主要な目標であり、生物学的システムおよび遺伝ベースの疾患の病因の理解に向けた中心的な目的であり続けている1,2,3,4。NGS技術の進歩により、脊椎動物、無脊椎動物、酵母、植物など、広範な数の生物の全ゲノム配列が生産されました5。さらに、ハイスループット転写シーケンシング法は、細胞トランスクリプトームの複雑さをさらに明らかにし、タンパク質コード機能と非コード機能の両方を有する何千もの新規RNA分子を同定した6,7。この膨大な量の配列情報を解読することは進行中のプロセスであり、包括的な遺伝子アノテーションの取り組みには課題が残っています8。
リボソームプロファイリング9,10およびポリリボソームシーケンシング11を含む翻訳プロファイリング方法の最近の開発は、何百もの非正....
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プロトコル
以下に概説するプロトコルは、UCSCゲノムブラウザ(Mudgeらによって生成された)上のPhyloCSFブラウザトラックをロードしてナビゲートする手順を詳述している。UCSCゲノムブラウザに関する一般的な質問については、広範なゲノムブラウザユーザーズガイドがここにあります: https://genome.ucsc.edu/goldenPath/help/hgTracksHelp.html.
1. PhyloCSF トラックハブの UCSC ゲノムブラウザへのロード
- インターネットブラウザウィンドウを開き、UCSCゲノムブラウザ(https://genome.ucsc.edu/)に移動します。
- [ ツール ] 見出しで、[ ハブの追跡] オプションを選択します。
メモ: [ハブの追跡 ] オプションは、[ マイ データ ] タブの下にもあります。 - [パブリック ハブ....
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結果
ここでは、検証済みのマイクロタンパク質ミトレグリン(Mtln)を例として使用して、保存されたsORFがUCSCゲノムブラウザで簡単に視覚化および分析できる正のPhyloCSFスコアを生成する方法を実証します。ミトレグリンは、以前は非コードRNAとして注釈が付けられていた(旧ヒト遺伝子ID LINC00116およびマウス遺伝子ID 1500011K16Rik)。 比較ゲノミクスおよび配列保存解析法は、その最初の発見40、57、58、59、60、61において重要な役割を果たし、これらの方法の強さを強調した。この例では、マウス GRCm38/mm10 (2011 年 12 月) アセンブリが使用されます。検索は、プロ.......
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ディスカッション
ここで紹介するプロトコルは、ユーザーフレンドリーなUCSCゲノムブラウザ48,49,50,51上のPhyloCSFを使用して、マイクロタンパク質コードの可能性について関心のあるゲノム領域を問い合わせる方法に関する詳細な指示を提供します。上記で詳述したように、PhyloCSFは、系統発生モデルとコドン置換頻度を統合して、タンパク質コード遺伝子の典型的な進化的シグネチャを同定する強力な比較ゲノミクスアルゴリズムである48,49。 PhyloCSFは、以前に非コード38、39、4.......
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開示事項
著者らは、競合する金銭的利益はないと宣言している。
謝辞
この研究は、国立衛生研究所(HL-141630およびHL-160569)とシンシナティ小児研究財団(受託者賞)からの助成金によって支援されました。
....アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
材料
https://www.expasy.org
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Website | Website アドレス | Requirements | |||
| Clustal Omega Multiple Sequence Alignment Tool | https://www.ebi.ac.uk/Tools/msa/clustalo/ | Web browser | FASTA配列の効率的なアライメントのためのマルチシーケンスアライメントプログラム(すなわち、同定された微小タンパク質の種間比較用) | ||
| COXPRESSdb | https://coxpresdb.jp | >Webブラウザ | 遺伝子機能を推定するための共制御遺伝子関係を提供 | ||
| EMBL-EBIバイオインフォマティクスツール よくある質問 | https://www.ebi.ac.uk/seqdb/confluence/display/JDSAT/Bioinformatics+Tools+FAQ | Web ブラウザー | の EMBL-EBI ツールに関するよくある質問 (FAQ)。タンパク質配列のアライメントのための色分けキーが含まれています | ||
| 欧州バイオインフォマティクス研究所(EMBL-EBI)、 ツールとデータリソース | https://www.ebi.ac.uk/services/all | Webブラウザ | 無料で利用可能なウェブサイト、ツール、データリソースの包括的なリスト | ||
| Expasy - スイスバイオインフォマティクスリソースポータル | スイス | が管理する、タンパク質配列解析のためのバイオインフォマティクスツールとリソースのスイート | |||
| https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/cdd/wrpsb.cgi | Webブラウザ | ||||
| Pfam 35 | http://pfam.xfam.org | Webブラウザ | タンパク質ファミリー(Pfam)データベース内の保存されたドメインを特定するための検索ツールは、タンパク質ファミリーとドメイン | ||
| PhyloCSF Track Hub Description | https://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgTrackUi?hgsid=1267045267_TEc99h2oW5Q edaCd4ir8aZ65ryaD&db=mm10 &c=chr2&g=hub_109801_ PhyloCSF_smooth | Web ブラウザ | Smoothed PhyloCSF tracks と PhyloCSF Track Hub の詳細な説明 | ||
| >SignalP 6.0 | TMHMM - 2.0 | UCSC Genome Browser BLAT Search | https://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgBlat | Web browser | DNAまたはタンパク質の配列情報を使用してゲノム領域を見つけるためのツール |
| UCSC Genome Browser Gateway | https://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgGateway | Webブラウザ | UCSCゲノムブラウザゲートウェイへの直接リンク | ||
| UCSCゲノムブラウザホーム | https://genome.ucsc.edu/ | Webブラウザ | UCSCゲノムブラウザ | ||
| UCSCゲノムブラウザトラックデータハブの | ホームWebサイトhttps://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgHubConnect#publicHubs | Web browser | Track Data Hubs/Public Hubs データベースへの直接リンクで、PhyloCSF Tracks | ||
| UCSC Genome Browser User Guide | https://genome.ucsc.edu/goldenPath/help/hgTracksHelp.html | Webブラウザ | UCSC Genome Browser | ||
| WoLF PSORT | https://wolfpsort.hgc.jp | Web browser | Protein subcellular localization prediction tool |
参考文献
- Collins, F. S., Morgan, M., Patrinos, A. The human genome project: lessons from large-scale biology. Science. 300 (5617), 286-290 (2003).
- Lander, E. S., et al. Initial sequencing and analysis of the human genome. Nature. 409 (6822), 860-921 (2001).
- Sachidanandam, R., <....
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再版と許可
