人間のゲノムとモデル生物遺伝学情報を統合するWebベースのツール、MARRVELのナビゲート

MARRVEL.orgは、主に希少遺伝病に焦点を当てて、ヒト遺伝子の疾患関連性の概要を提供できる情報を集約します。また、モデル生物データベースから生物学的情報を収集します。MARRVELは多くの時間と労力を節約できます。

このツールを使用しないと、ユーザーは何時間もかけて異なるデータベースを検索し、MARRVELが数秒で取得できる情報を収集します。MARRVELは世界中の医師や科学者によって積極的に使用されています。それは診断を促進し、治療研究のためのより多くの情報を探求するための出発点となり得る。

私たちのユーザーのほとんどは人間の遺伝学の背景を持っていますが、モデル生物の研究者を含む生物医学分野の広い範囲からのユーザーの数が増加しています。ヒト遺伝子および変異体ベースの検索の場合は、MARRVELホームページを開きます。検索は、遺伝子情報単独、変異型情報のみ、または遺伝子情報と変異体情報の両方で行うことができます。

候補の遺伝子名が入力ボックスの下に、各文字エントリと共にリストされていることを確認します。検索が陰性に戻った場合は、HGNCウェブサイトを使用して、使用される遺伝子シンボルが最新であることを確認してください。次に、エキソーム集合体コンソーシアムおよびゲノム凝集データベースに変異体がどのように表示されるか、またはヒトゲノム変動学会のガイドラインに従ってトランスクリプトベースの命名法を使用するヒトバリアント情報を入力します。

ゲノム位置命名法については、ホモ・サピエンスゲノムアセンブリ19に従って座標を使用する。MARRVELの対象となるヒト遺伝子に関連するモデル生物データにアクセスするには、遺伝子機能表を使用して8つのモデル生物について以下の各々を取得します。各遺伝子名がそれぞれのモデル生物データベースの遺伝子ページにハイパーリンクになっているので、リンクをクリックして、各モデル生物に利用可能な表現型情報とリソースの詳細を調べるようにしてください。

たとえば、FlyBase では、生成されたすべての対立点、それぞれの相乗タイプ、および公共のストック センターからの各対立の可用性の一覧が表示されます。遺伝子機能表で、PubMed リンクをクリックして、各生物の対象遺伝子に関連する出版物のリストに移動します。モデル生物遺伝子が対象のヒト遺伝子のオルソログである可能性が高いという信頼度を確認するには、DIOPTカラムをチェックして、モデル生物遺伝子が対象のヒト遺伝子のオルソログである可能性が高いオルソログ予測アルゴリズムの数の尺度を得る。

[ベスト DIOPT スコア遺伝子のみを表示] チェックボックスをオフにして、各モデル生物に必ずしもオルソログではないパラミン遺伝子と相同遺伝子を含むすべての候補を表示します。目的の遺伝子またはタンパク質の発現を決定するには、目的の遺伝子またはタンパク質がヒトまたはモデル生物データベースで発現することが報告されている組織のリストの発現列を確認してください。ヒト転写体データは、遺伝子型組織発現(GTEx)から取得され、ヒトタンパク質発現データはヒトタンパク質アトラスから取得される。

[式] 列には、ヒート マップを使用して遺伝子やタンパク質の発現パターンを表示する、人間や飛ぶデータなどのポップアップ リンクを含むボタンが一部のデータに含まれます。その他のデータは、さらに探索するためにそれぞれのモデル生物データベースページにハイパーリンクされます。遺伝子オントロジー用語にアクセスするには、分子機能、細胞成分、および生物学的プロセス列を確認します。

これらのデータは、実験証拠コードによってフィルタリングされ、各モデル生物の直接実験証拠に基づく遺伝子オントロジー用語を表示しています。モナーク・イニシアティブを使用して、特定のヒト遺伝子のフェノグリッド・ページにナビゲートします。既知のヒト疾患とモデル生物変異体との関心遺伝子に関連する発現型との間で迅速な比較を提供するチャートが出現する。

マウス遺伝子に国際マウス表現型コンソーシアムによって作成または計画されたノックアウトマウスがある場合、IMPCをクリックすると、ノックアウトマウスの表現型と公共ストックセンターからの入手可能性を詳述したページにリンクされます。目的のヒトタンパク質の予測タンパク質ドメインに関する情報を取得するには、[ヒト遺伝子タンパク質ドメイン]ボックスをクリックします。データは、タンパク質ファミリーおよび保存ドメインデータベースを使用するDIOPTから導出されます。

単一の残基は、2つのソースにアセアナンスされたドメイン内のいくつかの重複のために複数回アナンスされ得る。次に、複数タンパク質アライメントボックスを使用して、各タンパク質のアミノ酸またはヌクレオチド配列アライカに対して複数アライメントプログラムを使用するDIOPTによって生成されたアミノ酸の複数アライメントを取得します。目的のアミノ酸を強調表示するには、ボックスの下部までスクロールし、目的のアミノ酸番号を入力します。

モデル生物の遺伝子に基づいて MARRVEL で検索を開始するには、「モデル生物の検索」をクリックして、選択したモデル生物を選択します。モデル生物遺伝子シンボルを入力し、名前が自動完成した遺伝子シンボルをクリックして、[検索]をクリックします。検索結果が陰性の場合は、モデル生物データベースで使用される公式の遺伝子シンボルを確認します。

検索結果が依然として陰性である場合は、DIOPT および Orthology Predictions 検索データベースにアクセスして、対象遺伝子に対して良好な予測オルソログがないかどうかを評価します。検索が陽性の場合は、ヒト遺伝子の選択について、ヒト遺伝子からモデル生物列までのDIOPTスコアと最良のスコアを確認します。遺伝子が3つ以上のDIOPTスコアを有し、ヒト遺伝子からモデル生物への最良のスコアがYesとマークされている場合、対象となるモデル生物遺伝子に対してオーソリンタである遺伝子が複数ある可能性が高い。

[MARRVEL it]リンクをクリックすると、人間のオルソログ候補の検索結果が表示されます。この場合、候補は 1 つだけです。関心のある遺伝子と変異体の MARRVEL ヒト遺伝学の出力を解釈するには、[Man でのオンライン メンデリアン継承] または [OMIM] をクリックします。

「ヒト遺伝子記述」ボックスを使用して、遺伝子および遺伝子産物について知られていることの簡単な要約を得ます。目的の遺伝子がメンデリア病を引き起こす遺伝子であることが知られているかどうかを判断するには、[遺伝子-光型関係]ボックスを使用します。このボックスは、手動でキュレーションされた既知の疾患および関心のある遺伝子との他の表現型の関連を提供します。

OMIMから報告されたアレスボックスは、このデータベースによってキュレーションされた病原性変異体のリストを取得するために使用することができ、目的の変異体が病原性としてOMIMでキュレーションされているかどうかを確認します。この例では、ヒトTBX2の探索を行い、この遺伝子の既知の生物学的機能と、骨格、心臓、免疫系を含む稀な疾患を有する小さな家族で分離することが判明した遺伝子における特定のミスセンス変異体の潜在的な機能的影響を評価した。ここでは、TBX2検索の出力が表示されます。

MARRVELに表示されるモデル生物情報に基づいて、この関心のある遺伝子がC.elegansおよびショウジョウバエからヒトに保存され、対象となるアミノ酸であるアルギニン20も進化を通じて高度に保存されているとすぐに判断されました。ラット TBX2 は、この領域ではうまく整列しませんが、おそらく、アライメントに使用されるトランスクリプトが原因です。異なる種内のTBX2オルソログの遺伝子オントロジー用語を見ることによって、TBX2がマウスおよびゼブラフィッシュの心臓形態形成および他の生物学的プロセスに関与している転写因子をコードすることが観察できる。

ヒトTBX2は、心臓ベースの遺伝子型組織発現およびTBX2変異体を有する患者のタンパク質アトラスおよびタンパク質アトラスで発現し、心臓奇形を呈するので、この変異体が実験的に探索する良い候補であると結論付けることができる。遺伝子名は時間の経過とともに変化する可能性があるため、ヒトまたはモデルの生物データベースに基づいて最新の公式遺伝子シンボルを使用していることを確認することが重要です。「ショウジョウバエを用いた疾患関連稀ヒト変異体のIn Vivo機能研究」と題するJoVEビデオ記事を見て、さらに実験研究を行ってください。

MARRVELは、疾患診断と機械研究を促進する臨床医や研究者を支援してきました。今後もプログラムに新しい機能を追加することで、引き続き機能を追加していきます。MARRVEL は継続的にアップグレードされているので、ユーザーは新機能について最新の情報を確認するために新着情報セクションを読むことをお勧めします。