미르머신: 식물 miRNA 주석을 위한 원스톱 상점

요약

여기에서는 1) 알려진 miRNA와 새로운 miRNA를 보다 정확하게 식별할 수 있고 2) 완전히 자동화되어 자유롭게 사용할 수 있는 새롭고 완전히 자동화된 miRNA 파이프라인인 mirMachine을 제시합니다. 이제 사용자는 간단한 제출 스크립트를 실행하여 완전히 자동화된 mirMachine 파이프라인을 실행할 수 있습니다.

초록

다양한 유형의 비암호화 RNA 중에서 마이크로RNA(miRNA)는 틀림없이 지난 10년 동안 주목을 받아 왔습니다. 유전자 발현의 전사 후 조절자로서 miRNA는 가뭄 및 질병과 같은 생물학적 스트레스에 대한 발달 및 반응을 포함하여 다양한 세포 경로에서 중요한 역할을 합니다. 고품질 참조 게놈 서열을 보유하면 miRNA 서열이 고도로 보존되는 여러 식물 종에서 miRNA를 식별하고 주석을 달 수 있습니다. 전산 miRNA 식별 및 주석 프로세스는 대부분 오류가 발생하기 쉬운 프로세스이므로 상동성 기반 예측은 예측 정확도를 높입니다. 우리는 지난 10년 동안 miRNA 주석 파이프라인인 SUmir를 개발하고 개선했으며, 그 이후로 여러 식물 게놈에 사용되었습니다.

본 연구는 (i) 2차 구조 예측에 대한 추가 필터링 단계를 추가하고, (ii) 완전 자동화하고, (iii) 이전 파이프라인을 사용하여 작은 RNA 시퀀싱 판독을 기반으로 하는 상동성 또는 새로운 miRNA를 기반으로 알려진 miRNA를 예측하는 새로운 옵션을 도입함으로써 완전 자동화된 새로운 miRNA 파이프라인인 mirMachine (miRNA Machine)을 제시합니다. 새로운 miRNA 파이프라인인 mirMachine은 애기장대 정보 리소스, TAIR10, 애기장대 게놈 방출 및 국제 밀 게놈 시퀀싱 컨소시엄(IWGSC) 밀 참조 게놈 v2를 사용하여 테스트되었습니다.

서론

차세대 염기서열분석 기술의 발전으로 RNA 구조와 조절 요소에 대한 이해가 넓어졌으며 기능적으로 중요한 비코딩 RNA(ncRNA)가 밝혀졌습니다. 다양한 유형의 ncRNA 중에서 마이크로 RNA (miRNA)는 식물 ^1,2에서 길이가 19에서 24 뉴클레오티드 사이 인 작은 RNA의 기본 조절 클래스를 구성합니다. 선충류에서 최초의 miRNA가 발견 된 이후 Caenorhabditis elegans³, miRNA의 존재와 기능은 동물 및 식물 게놈에서도 광범위하게 연구되었습니다 ^4,5,6. miRNA는 절단 또는 번역 억제를 위해 mRNA를 표적으로 하여 기능합니다⁷. 축적된 증거는 또한 miRNA가 성장 및 발달⁸, 자가 생물 발생⁹ 및 여러 생물학적 및 비생물적 스트레스 반응¹⁰을 포함하여 식....

프로토콜

1. 소프트웨어 종속성 및 설치

1. 홈 사이트에서 또는 conda를 사용하여 소프트웨어 종속성을 설치합니다.
   1. Perl이 아직 설치되지 않은 경우 홈 사이트(https://www.perl.org/get.html)에서 다운로드하여 설치합니다.
      참고: 표시된 결과는 Perl v5.32.0을 사용하여 예측되었습니다.
   2. 정렬 프로그램인 Blast+를 홈 사이트(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK279671/)에서 실행 파일 및 소스 코드로 다운로드합니다.
      참고: 표시된 결과는 BLAST 2.6.0+를 사용하여 예측되었습니다.
   3. https://www.tbi.univie.ac.at/RNA/ 에서 RNAfold의 미리 컴파일 된 패키지를 설치하십시오.
   4. 또는 다음 conda를 사용하여 이러한 소프트웨어를 설치하십시오: i) conda install -c bioconda blast; ii) conda install -c bioconda viennarna.

2. 미르머신 설정 및 테스트

1. https://github.com/hbus....

결과

상술한 miRNA 파이프라인인 mirMachine을 파이프라인의 성능을 빠르게 평가하기 위한 테스트 데이터에 적용하였다. miRBase v22.1에 침착된 신뢰도가 높은 식물 miRNA만이 IWGSC 밀 RefSeq 게놈 v2²⁴의 염색체 5A에 대해 스크리닝되었습니다. mirMachine_find 최대 1개의 불일치가 허용되는 189개의 고신뢰도 miRNA의 비중복 목록에 대해 312개의 히트를 반환했습니다(표 1). mirMachine_fold 2차 구조 평가에 따라 이들 중 49개를 추정 miRNA로 분류했습니다. 가장 많이 대표되는 miRNA 그룹은 miR9666이었으며 총 18개의 miRNA가 확인되었습니다(그림 1). 일부 miRNA는 동일한 성숙 miRNA를 공유하지만 다른 pre-miRNA 서열에서 처리되었습니다. 이러한 miRNA는 miRNA 패밀리 이름 뒤에 고유 번호(예: miR156.......

토론

당사의 miRNA 파이프라인인 SUmir는 지난 10년 동안 많은 식물 miRNA의 식별에 사용되었습니다. 여기에서 우리는 완전히 자동화되고 자유롭게 사용할 수 있는 새로운 miRNA 식별 및 주석 파이프라인인 mirMachine을 개발했습니다. 더욱이, 이전 파이프라인을 포함하되 이에 제한되지 않는 다수의 miRNA 식별 파이프라인은 UNAfold 소프트웨어(²¹)에 의존했는데, 이는 한때 자유롭게 이용가능했음에도 불구하고 시간이 지남에 따라 상용 소프트웨어가 되었다. 이 새롭고 완전히 자동화된 미르머신은 더 이상 UNAfold에 의존하지 않습니다. 대신에, 비엔나RNA 패키지(²⁷ )로부터 자유롭게 이용가능한 RNAfold가 2차 구조 예측을 위해 사용된다. 또한 mirMachine의 모든 스크립트는 조정 가능한 매개 변수가있는 bash 스크립트로 수집되어 mirMachine을 완전히 자동화되고 자유롭게 사용할 수있는 miRNA 예측 및 주.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK279671/			Blast+
https://github.com/hbusra/mirMachine.git			mirMachine 제출 스크립트
https://www.perl.org/get.html			Perl
https://www.tbi.univie.ac.at/RNA/			RNAfold
Arabidopsis TAIR10
Triticum aestivum (밀, IWGSC RefSeq v2)