De ITS2 Database
12 maart 2012
De ITS2 Database is een werkbank voor fylogenetische gevolgtrekking tegelijkertijd overweegt volgorde en de secundaire structuur van het inwendige overgeschreven afstands 2. Dit omvat het verzamelen van gegevens met de juiste annotatie, structuur voorspelling, multiple sequence alignment-structuur en snelle boom berekening. In een notendop is dit werkbank vereenvoudigt de eerste fylogenetische analyses om een paar klikken.
De interne getranscribeerde ruimte twee ribosomale gen of I TS twee is een van de belangrijkste markers in moleculaire systematiek. Onderzoek van de laatste 20 jaar heeft zich voornamelijk gericht op het exploiteren van de I Ts twee sequenties voor fylogenetische reconstructie. De secundaire structuur van I TS twee wordt echter steeds vaker gebruikt in het veld van fylogenetische afleiding vanwege verschillende redenen.
Secundaire structuuranalyse verlengt de taxonomische toepasbaarheid van deze marker, terwijl de snel evoluerende en daarom zeer variabele I TS twee sequentie voornamelijk geschikt is voor fylogenetische analyse op soortniveau of lager. Het toevoegen van structurele informatie maakt analyse op hogere taxonomische rang mogelijk door de sterk geconserveerde I ts twee secundaire structuur bestaande uit zijn vier karakteristieke ess. Dus, de resultaten van secundaire structuuranalyse kunnen de fylogenetische resolutie verbeteren die wordt verkregen uit de primaire sequentie.
Welkom, beste collega's, mijn naam is Matthias Wolf. Ik werk nu ongeveer acht jaar in de I ts twee bewijs. Ik werk hier op het Departement Bio-informatica bij het biocentrum van de Universiteit van Wurzburg in Duitsland.
Vandaag willen we je een kleine film presenteren over hoe je de I ts twee database kunt gebruiken. Hallo, ik ben y Chu. De reden voor die film is dat de I Ts twee database in feite niet alleen een database voor opslag is, maar we bieden ook veel tools die je toestaan je fylogenetische analyse te verbeteren.
In deze film willen we je laten zien hoe je met deze tools kunt werken en hoe je al deze tools samen kunt verbinden.Correct. Delineering van de I Ts twee sequentie kan cruciaal zijn voor structuurvoorspelling. Daarom is een webgebaseerde interface voor de hidden markoff model-gebaseerde annotatie geïmplementeerd.
Om een correcte annotatie van je I Ts twee sequenties te bereiken, kun je ze plakken in de sequentie-editor bovenaan de website. Dit wordt gedemonstreerd door het laden van de voorbeeldsequenties van plannen. De sequentie-editor controleert zelf of je I TS twee sequenties geldig zijn of niet en geeft foutmeldingen.
Bijvoorbeeld, wanneer je niet PAC-tekens gebruikt Na het kiezen van de juiste HMM, kun je het proces starten door te klikken op annoteer elke 5.8 s en 28 SRNA Dat zou kunnen worden geïdentificeerd door het programma wordt verwijderd, waardoor de correct geannoteerde I ts twee sequenties, die zich ertussen bevonden, worden achtergelaten. Als resultaat worden begrensde I TS twee sequenties getoond evenals de voorspelde hybride van 5.8 s en 28 S-R-R-N-A. Als bevestiging van de nauwkeurigheid van de HMM-annotatie na annotatie van nieuw vastgehouden I ts twee sequenties, kunnen secundaire structuren worden bepaald op twee manieren.
Eerste voorspelling kan worden volbracht door homologiemodellering met de volledige set sequenties en structuren van de database die als sjablonen dienen. Om de structuur van je geannoteerde, zijn twee sequentie te voorspellen, klik op structuur voorspellen. Als je juiste twee sequentie zich direct kan vouwen in de typische its twee secundaire structuur, wordt het resultaat onmiddellijk weergegeven.
Je kunt nu kiezen tussen verschillende opties om je sequentiestructuur verder te verwerken, inclusief het toevoegen ervan aan je datapool. Als je hier bent, kan je juiste twee sequentie zich niet direct vouwen, wordt er een blast-zoekopdracht uitgevoerd tegen de database. De resulterende pagina toont de beste blast-hits, inclusief de homologiemodellering voor elke plastic als sjabloon.
Met een klik op het plusteken worden details getoond, je kunt de sequentiestructuurparen naar keuze selecteren en ze toevoegen aan de datapool, hetzij door track en drop of door het contextmenu te gebruiken met een rechtermuisklik. Een tweede benadering is om een of meerdere sequenties handmatig in te voeren, inclusief hun secundaire structuren als sjablonen om de meest geschikte secundaire structuren over te brengen naar je querysequenties. Dit wordt gedemonstreerd door het laden van het voorbeeldbestand voor meerdere sjablonen.
Door op Best templates voorspellen te klikken, voer je de homologiemodellering uit met standaardinstellingen. Het Homologiemodelleringsprogramma zal alle tegen alle structuren berekenen en de beste query-sjablooncombinaties weergeven. In de resulterende tabel kun je zien welke sjablonen succesvol hun secundaire structuur konden gebruiken om een of meerdere querysequenties te modelleren.
Nogmaals, details van de resultaten kunnen worden geopend met een klik op het plusteken aangezien de volledige homologiemodelleringsbenadering onafhankelijk is van de I TS twee. Het kan worden gebruikt om de secundaire structuur van elke RNA te voorspellen gegeven een homologe molecuul met een bekende structuur. Ook kunnen resulterende sequentiestructuurparen worden toegevoegd aan de datapool per drag en tr of via het contextmenu, dat wordt geopend met een rechtermuisklik.
Naast de algemene structuur zijn geconserveerde motieven zoals de A-U-G-G-U sequentie die voorafgaat aan de apex van de derde helix en een perine piramide in mismatch in de tweede helix beschreven voor de I TS twee. Deze UU mismatch wordt omringd door twee motieven, één aan de linkerkant van helix twee en één aan de rechterkant tussen helix twee en drie met een extra drievoudig A nucleotide. Na het transformeren van deze sequentiemotieven in hms, bieden we nu identificatie van deze motieven in sequenties van belang.
Om naar deze motieven te zoeken, voer je je querysequentie in het zoekveld in en kies je het juiste model. Dit wordt opnieuw gedemonstreerd door het laden van het voorbeeldbestand voor plannen. Om de berekeningen te starten, klik op motieven zoeken.
Gevonden I ts twee motieven worden geannoteerd en gemarkeerd in je querysequenties. Een mogelijkheid om I ts twee sequentiestructuurparen uit de I Ts twee database op te halen is de zoekfunctie. Het stelt de gebruiker in staat om naar sequentiestructuren te zoeken, hetzij op basis van taxonnaam of door gen bank-identificator.
Om naar een sequentiestructuur te zoeken op GenBank-identificator, typ de GI in het zoekveld en klik op zoeken. Een lijst met hits verschijnt in een nieuw tabblad. Je kunt de details van een sequentiestructuur bekijken door op details te klikken
Overzicht
De ITS2 Database dient als een uitgebreide tool voor fylogenetische analyse, door het integreren van sequentiegegevens en secundaire structuurinformatie van de interne getranscribeerd spacer 2 (ITS2). Het vergemakkelijkt nauwkeurige annotatie, structuurvoorspelling en uitlijning, waardoor het fylogenetische analyseproces wordt gestroomlijnd.
Belangrijke studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Fylogenetica
- Moleculair Systematica
- Bioinformatica
Achtergrond
- De interne getranscribeerd spacer 2 (ITS2) is cruciaal voor moleculaire systematiek.
- ITS2-sequenties zijn wijd gebruikt voor fylogenetische reconstructie.
- Secundaire structuuranalyse verbetert de toepasbaarheid van ITS2 op verschillende taxonomische niveaus.
- De geconserveerde secundaire structuur van ITS2 helpt bij het verbeteren van fylogenetische resolutie.
Doel van de studie
- Om een gebruiksvriendelijke interface te bieden voor fylogenetische analyse met behulp van ITS2-gegevens.
- Om tools voor sequentie-annotatie en structuurvoorspelling te integreren.
- Om fylogenetische analyse te verbeteren door secundaire structuurinformatie.
Gebruikte methoden
- Webgebaseerde interface voor hidden Markov model (HMM) annotatie.
- Structuurvoorspelling met behulp van homologiemodellering.
- Motiefzoeken voor het identificeren van geconserveerde sequenties.
- Zoekfunctionaliteit voor het ophalen van sequentie-structuurparen.
Belangrijkste resultaten
- Nauwkeurige annotatie van ITS2-sequenties via een sequentie-editor.
- Secundaire structuren voorspeld voor geannoteerde sequenties.
- Identificatie van geconserveerde motieven in querysequenties.
- Effectieve ophaling van sequentie-structuurparen uit de database.
Conclusies
- De ITS2 Database vereenvoudigt fylogenetische analyses aanzienlijk.
- Integratie van sequentie- en structuurgegevens verbetert onderzoeksmogelijkheden.
- De geleverde tools faciliteren nauwkeurige en efficiënte fylogenetische gevolgtrekkingen.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
The ITS2 Database provides a structured approach to phylogenetic analysis by combining sequence and secondary structure data, enabling more accurate taxonomic resolution across multiple ranks. This capability supports target validation and mechanistic de-risking in early discovery by improving confidence in biological models used for phenotypic screening and assay development. The integrated workflow from sequence annotation to phylogenetic tree generation offers a reusable platform for translational biomarker identification and preclinical model selection.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses through improved phylogenetic resolution of ITS2 markers.
- Operational Value: Supports biological de-risking by clarifying evolutionary relationships in target pathways.
- Predictive Value: Enhances target confidence by integrating sequence and structural data for more reliable model selection.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Prepares validated biological systems for downstream screening by ensuring accurate sequence-structure annotation.
- Operational Value: Promotes assay standardization and reproducibility through consistent secondary structure prediction.
- Scalability: Facilitates screening readiness via integrated BLAST and motif detection tools for high-throughput sequence analysis.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Connects discovery through preclinical validation by maintaining data integrity across taxonomic ranks.
- Biomarker Alignment: Supports translational biomarker identification via conserved motif detection in ITS2 sequences.
- Risk-Adjusted Decisions: Improves predictive confidence in preclinical model selection through enhanced phylogenetic resolution.
Pipeline & Workflow Integration
The ITS2 Database fits within the discovery continuum from early target validation to lead identification and preclinical development by providing a coherent pipeline for sequence-structure analysis and phylogenetic inference.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification through accurate annotation and secondary structure prediction of ITS2 sequences.
- Screening: Enables assay readiness via reproducible sequence-structure alignment and quantitative output generation.
- Analytics: Delivers measurable outputs such as phylogenetic trees and motif hits that allow cross-condition comparison.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity through taxonomic scalability and conserved structural analysis.
- Enterprise Reuse: Functions as a reusable bioinformatics capability rather than a single-use technique, supporting repeated application across projects.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence by reducing mechanistic ambiguity in target validation.
- Operational Value: Ensures standardization, reproducibility, and scalability of phylogenetic workflows.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions and capital efficiency by lowering late-stage biological risk.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization and advancement decisions based on robust phylogenetic evidence.
Implementation Considerations
- Requires expertise in bioinformatics, molecular systematics, and RNA secondary structure analysis.
- Depends on web-based access to HMM annotation, homology modeling, and BLAST tools.
- Necessitates cross-team standardization for consistent sequence-structure input and interpretation.
- Involves adaptation considerations when applying to non-model organisms or divergent ITS2 sequences.
- Limited by the availability and quality of template structures in the database for homology modeling.
