1. Fastq toewijzingsbestanden
Opmerking: DEEPN software, alsook vele bioinformatics-programma's gebruiken DNA-gegevens van de volgorde waarin elke sequentie lezen is toegewezen voor haar positie in verwijzing DNA. Een verscheidenheid van programma's de toewijzing kan worden gebruikt voor dit met inbegrip van de MAPster interface hier die gebruikmaakt van het HISTAT2-programma voor de productie van .sam bestanden die worden gebruikt in opeenvolgende stappen.
- De reeks gegevens toewijzen aan de juiste versie van het genoom. Voor de bibliotheken van de Y2H van muis oorsprong, gebruiken de UCSC mm10 genoom; voor degenen met behulp van menselijke genen, gebruik de UCSC hg38 referentie genoom, voor Saccharomyces cerevisiae genen, gebruik van het genoom van de verwijzing UCSC SacCer3.
-
Installeren van MAPster.
- MAPster software downloaden en installeren. De software kan worden gevonden via een webbrowser op het volgende: https://github.com/emptyewer/MAPster/releases. HISAT2 draait op Unix gebaseerde systemen, zoals een Apple Macintosh. Hierdoor zal het MAPster-programma alleen uitgevoerd op compatibele systemen zoals Apple Macintosh en linux.
Opmerking: Systeemvereisten voor Apple Mac zijn: OSX 10.10 +, > 4 Gb RAM, > 500 Gb beschikbare schijfruimte en de toegang tot het internet voor het downloaden van referentie genomen. Gebruikers wellicht te raadplegen met een institutionele persoon als hun onderneming beveiligingsprotocollen beperken beheerdersrechten en -machtigingen heeft.
-
Voer vereiste bestanden en parameters via het tabblad "Main" (Figuur 1). Selecteer de juiste "Pairwise" knop om bestanden zoals paren of ongepaarde met FASTQ als de standaardbestandsindeling.
- Schakel de optie van de "Pairwise" op "Uit" om te draaien in één Lees formaat voor DEEPN analyse.
- Bestanden laden naar MAPster gewoon door slepen en neerzetten in het juiste venster.
- Selecteer een verwijzing bron van de DNA/genoom die correspondeert met de bron van de Y2H prooi bibliotheek inserts. Geïndexeerde genomen van verscheidene modelorganismen staan in de "Genoom" vak en kunnen automatisch worden gedownload van de Johns Hopkins University Center for Computational Biology. Referentie genomen worden lokaal opgeslagen voor later gebruik.
- Geeft het aantal computerprocessen worden gewijd aan het programma van de toewijzing onder het vak "Threads" sinds HISAT2 ondersteunt multi-threading. MAPster zoekt de computer en het maximale aantal processors beschikbaar als een standaard suggereren.
- Geef een output bestandsnaam. De naam van dit bestand zal gebruikt worden tijdens het DEEPN-proces dus een korte maar beschrijvende naam, zonder spatie of speciale tekens is aanbevolen. Geef een map voor de uitvoer van de toegewezen bestanden met behulp van de knop "Open Output Directory".
- Zodra de juiste bestanden en parameters hebt geselecteerd, wordt het werk van de toewijzing aan de wachtrij met behulp van de knop "Add to Queue" toevoegen. De bestandsnamen in het belangrijkste venster kunnen worden verwijderd en vervangen door bestanden die betrekking hebben op een nieuwe steekproef en ze kunnen worden toegevoegd aan de wachtrij na het verstrekken van een overeenkomstige output bestandsnaam.
- Klik op de "Uitvoeren wachtrij" knop zodra alle taken in de taakwachtrij zijn ingevoerd.
Opmerking: Zodra een toewijzing baan in de wachtrij is geplaatst, selecteren die baan zorgt ervoor dat de parameterinstellingen moet worden weergegeven in het venster "Baan Parameters" en de verklaring van de bevellijn met alle argumenten worden weergegeven in het venster "Baan Command". De uitvoeropties omvatten sturen of naar houden leest die niet uitlijnen en het aantal primaire afstemmingen toegestaan voor elke lezen op te geven. De standaard output file van MAPster is in SAM formaat (bijvoorbeeld een bestand '.sam'). Het bevat alle de leesbewerkingen van de volgorde van de fastq bestanden opgegeven voor dat monster met inbegrip van de instellingen die waren (toegewezen) en waren niet (unmapped) succesvol toegewezen aan het opgegeven geome.
2. Bioinformatic verwerking met behulp van DEEPN Software
Opmerking: DEEPN software is momenteel samengesteld voor gebruik met prooi bibliotheken met muis cDNA sequenties, menselijke cDNA sequenties of S. cerevisiae genomic opeenvolgingen van DNA. DEEPN accepteert de standaard .sam-bestandsindeling en een bestand van de SAM (.sam) die zowel toegewezen en ontkoppeld leest of afzonderlijke bestanden bevat voor elk van de niet-toegewezen en toegewezen leest kan aanvaarden.
- DEEPN software downloaden en installeren. De software kan worden gevonden via een webbrowser op het volgende: https://github.com/emptyewer/DEEPN/releases. Selecteer welke versie overeenkomt met de computing platform en downloaden. Open het gedownloade installatie pakket om te installeren.
Opmerking: Versies van DEEPN zijn beschikbaar voor PC, Mac en Linux sysrems. Mac en PC systemen moeten > 500 Gb harde schijfruimte en > 4 Gb RAM.
-
De DEEPN-software niet openen. Selecteer de bijbehorende informatie van de bibliotheek van de prooi van het bovenste selectievak van het belangrijkste venster (Figuur 2). Selecteer een map waar de verwerkte bestanden kunnen gaan door te klikken op de knop "werkmap" en navigeren naar de map/directory. Een kunt een nieuwe map/directory maken indien nodig. Zodra een "werk Folder" is geselecteerd, zal DEEPN de drie submappen getiteld unmapped_sam_files, mapped_sam_files en sam_files maken.
- Als met behulp van .sam bestanden met zowel toegewezen en ontkoppeld leest zoals degenen die met standaardinstellingen van het programma MAPster, plaats ze in de map 'sam_files'. Anders plaats .sam bestanden dienovereenkomstig in de unmapped_sam_files en de mapped_sam_files.
- Verwerking starten door te klikken op de knop "Gene graaf + Junction maken".
Opmerking: Verwerking zal beginnen met de Gene graaf-module die toewijzing posities gebruiken zal om te tellen hoeveel leest correspondeert met elk gen. Junction Make zal vervolgens uittreksel junction sequenties (de sequenties gesmolten direct stroomafwaarts van het domein van de Gal4-activering) van de leest en identificeren met behulp van het algoritme Blast. Dit zal leiden tot een volledige set mappen die zijn afgebeeld in Figuur 3. Verwerkingstijd is afhankelijk van de grootte en het aantal bestanden met reeksen gegevens en de verwerkingssnelheid van de computer gebruikt. Typische tijden variëren van 12-30 h voor een experimentele dataset van ~ 250 miljoen leest. De Gene graaf-procedure en de procedure Junction_Make kunnen individueel gestart worden door te klikken op de knop "Gene Count" of de "Junction maken".
-
Download en installeer Stat_Maker (https://github.com/emptyewer/DEEPN/releases). Dit is een statistische analyse-pakket ontwikkeld voor DEEPN datasets die momenteel alleen op Unix Mac-systemen werkt.
- Open Stat_Maker en klik op de knop 'Controleren of de installatie' (Figuur 4). Als voor de eerste keer uitvoert, Stat_Maker automatisch geïnstalleerd R, JAGS en Bioconductor door te trekken van deze bronnen van het internet. Zodra R, JAGS en Bioconductor worden gedetecteerd, zal de Stat_Maker actief geworden en verdere gebruikersinvoer toestaan.
- Klik op de knop 'Kies map' om te navigeren naar de map die DEEPN verwerkt. Stat_Maker automatisch vinden en lijst van de bestanden voor statistische analyse in het venster.
- Slepen en neerzetten van de juiste bestanden uit het bestand lijstvenster boven in het bestand ramen hieronder voor elke vector en aas dataset en voor elke groei-omstandigheden: niet-geselecteerde (zijn + media) en (zijn - media) hebt geselecteerd. Bovenal vereist Stat_Maker dubbele datasets voor lege vector alleen, twee monsters van niet-geselecteerde populaties en twee monsters van geselecteerd. Dit geeft een schatting van de variabiliteit in de experiment.
- Klik op de "Uitvoeren" knop. Afhankelijk van de snelheid van de computer vindt de berekening tussen 5-15 min.
- Bekijk resultaten van de output van de Stat_Maker, die in een nieuwe submap in de map van de belangrijkste werk met het label "Stat_Maker resultaten" zijn ingedeeld.
Opmerking: De resultaten zijn gevonden in een CSV (comma separated values) bestand dat gemeen spreadsheetprogramma's kan worden geopend. Stat_Maker zal rang gene hits die dreigen te worden voor het differentieel verrijkt selectie met het aas van belang bij het over het lege pTEF-GBD (Figuur 5). Ook tabelvorm is het percentage van luidt voor elke dataset waar de gene invoegen gevonden stroomopwaarts, stroomafwaarts, of binnen de open leesraam en of het gen ook binnen het juiste translationeel leesraam wordt gevonden. Vaak zal DEEPN robuust Y2H interacties van een aas met gedeelten van een bepaalde cDNA die zijn uit het juiste leesraam van het overeenkomstige eiwit of aan een gedeelte van de cDNA dat stroomafwaarts van de overeenkomstige open-leesraam vangen. Scannen van de gecombineerde output van Stat_Maker stroomlijnt detectie en eliminatie van deze irrelevant hits.
-
Als u wilt bekijken van de gegevens over elke potentiële kandidaat, de DEEPN-software niet openen, selecteert u de bijbehorende informatie van de bibliotheek van de prooi waarna naar de juiste map met behulp van de "werk Folder".
- Klik op de knop "Query Blast". Dit laadt een nieuw venster (Figuur 6). Typ in het bovenste tekstvak, GenBank NM nummer te selecteren van de kandidaat-gen van belang of de naam van het gen. Deze gen namen komen overeen met de namen in het uitvoerbestand StatMaker. Type enter of return, die initieert ophalen van het gen van belang.
- Selecteer welke datasets gebruikt zal worden voor de analyse met behulp van de "Selecteer Dataset" menu's. Meestal deze omvatten alleen de Vector en aas monsters gekweekt onder niet-selectieve omstandigheden en het monster van de aas geteeld onder omstandigheden van de selectie. Aanvankelijk de datasets duurt een paar ogenblikken te laden, daaropvolgende query van de dezelfde datasets met verschillende genen zal gaan echter snel. Blast_Query verschijnt de fusion punten langs de opeenvolging van belang en hoe overvloedig elk punt van de fusie is. Dit kan zowel in een tabel via het tabblad "Resultaten" en een grafisch formaat via het tabblad "Plot" worden weergegeven. Deze resultaten kunnen worden geëxporteerd naar een CSV-bestand door te klikken op de "Save.csv" knop in de rechterbovenhoek.
3. verificatie van de kandidaten aangeduid met DEEPN
Opmerking: Het doel van DEEPN en Stat_Maker is om kandidaat-genen die een positieve interactie van de Y2H geven te identificeren. Controleren van dergelijke Y2H interactie kan worden gedaan met behulp van een traditionele binaire Y2H-formaat met behulp van het aas plasmide van belang gecombineerd met de lege Gal4-activering domein 'prooi' plasmide evenals gecombineerd met de prooi plasmide die het gen/cDNA fragment van belang. Het is niet haalbaar om te isoleren van de werkelijke plasmide van belang in het mengsel van DNA geïsoleerd van de gist bevolking onderworpen aan Y2H selectie. Echter kan een computationeel reconstrueren wat het gen/cDNA fragment is dat produceert de Y2H interactie, ontwerpen van inleidingen voor de 5' en 3' einden van dat fragment, en versterken van dat fragment uit het DNA afgezonderd van de gist bevolking. In deze sectie wordt beschreven hoe het 5' en 3' einde van het fragment van de prooi kandidaat te vinden.
- Open de DEEPN software en kies de parameters "Select Parameter" en de werkmap "Selecteer werken" overeenkomt met het project. Start de module van de Blast_Query door te klikken op de knop "Query Blast".
-
Typ de naam van het gen van belang of de GenBank "NM" nummer in het bovenste tekstvak. Selecteer in het pull-downmenu de dataset die correspondeert met de geselecteerde gist bevolking voor het aas van belang om op te halen van de inhoudsopgave junction posities onder het tabblad 'Resultaten'. Standaard Blast_Query zal het bestellen van de verschillende standpunten die volgens hun overvloed in de dataset, gekwantificeerd door de ppm van het totale aantal knooppunten die zijn gevonden in de database.
- Vind de overvloedigste standpunt dat is "In ORF" en "In Frame". De waarde voor de positie komt overeen met de positie van de nucleotide van het gen met de NCBI referentie opeenvolging ('NM' nummer) gevonden in het bovenste tekstvak. Deze volgorde kan worden opgehaald uit GenBank (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/) of gekopieerd uit het onderste tekstvak in het Blast_Query-venster.
Opmerking: Een voorbeeld kan gevonden worden in Figuur 6, middelste deelvenster. In de dataset center, de 'resultaten' weergeven als de overvloedigste kruising: 'Positie': 867; '#Junctions': 20033.821; 'Query Start', 1; CDS: In ORF; en 'Frame': In Frame. Nucleotide 867 van de GenBank NCBI referentie reeks NM_019648 is het begin van het fragment van de prooi.
- Als de Query Start 1 is, ontwerpen van het einde 5' van de primer op te nemen van de nucleotide overeenkomt met het positienummer en uitbreiden van 25 nucleotiden stroomafwaarts vanuit die positie (Figuur 7). Query Start is meer dan 1, geeft aan dat er extra nucleotiden tussen het domein van de activering Gal4 en de opeenvolging van de prooi van belang zijn en dat de primer met verder stroomafwaarts volgens de Query Start waarde beginnen.
- Klik op de knop "Read diepte" onder "Gegevens analyseren" vanuit het venster DEEPN. Zodra het lezen diepte-venster geopend is, de NCBI referentie sequentie (NM) nummer of gene naam typen in het bovenste tekstvak. Gebruik het pull-down menu om te selecteren van de relevante dataset waarin de verrijkte gen van belang. Gebruik de tabel aan de linkerkant en de afbeeldingen worden weergegeven op het recht om te bepalen hoeveel leest werden gevonden in de gegevens die overeenkomen met het gen van belang (Figuur 7B).
- Ontwerp een einde primer 3', die de volgorde van het fragment van de gene berekend door lezen diepte zal vangen. Indien de overvloed van luidt overschrijdt de ORF en stop codon, ontwerp van de primer, zodat hierin de stop codon en de regio slechts stroomopwaarts van de stop codon. Als de reeksen voor het gen het niet tot voorbij de stop codon uitstrekt doen, gebruikt u de tabel van de resultaten te vinden van de meest afgelegen regio 3' die kan worden gedetecteerd en gebruikt deze positie als de verst 3' positie voor de primer.
Opmerking: Het lezen diepte programma scant in intervallen sequenties die overeenkomen met de opgegeven gen/cDNA van belang vinden. Dit helpt voorspellen waar het 5' en 3' eind van de overvloedigste fragment van de prooi is voor dat gen in het monster. Fluctuaties in de Lees diepte langs de lengte van de reeks zijn normaal, zoals te zien is in Figuur 7. Als de Lees diepte duidelijk voorbij de stop codon is, geeft het aan dat de prooi fragment verder reikt dan de stop codon en de 3'-primer kan dus gewoon komen overeen met de streek rond de stop codon.
-
Het uitvoeren van een PCR-reactie van 50 µL per gen. Elke reactie bevat 25 pmol elke voorwaartse en omgekeerde primer die overeenkomen met de plasmide prooi-bibliotheek (zie tabel van materialen). Reacties bevatten ook 25 µL van High-fidelity 2 x PCR Master Mix, 5 µg DNA-monster en water tot 50 µL.
- Reacties versterken voor 25 cycli met extensie tijden van 3 min bij 72 ° C, onthardende temperatuur van 55 ° C gedurende 30 s denaturering bij 98 ° C gedurende 10 s. Precede fietsen door een 30 s denaturatie bij 98 ° C en volgen met een incubatieperiode van 5 min bij 72 ° C.