Rurociąg bioinformatyczny, a mianowicie miRDeep-P2 (w skrócie miRDP2), z aktualnymi kryteriami miRNA roślin i przebudowanym algorytmem, mógłby dokładnie i efektywnie analizować transkryptomy mikroRNA u roślin, szczególnie dla gatunków o złożonych i dużych genomach.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Rurociąg bioinformatyczny do dokładnej i wydajnej analizy transkryptomów mikroRNA w roślinach
* These authors contributed equally
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
MikroRNA (miRNA) to 20- do 24-nukleotydowe (nt) endogenne małe RNA (sRNA) szeroko występujące u roślin i zwierząt, które odgrywają ważną rolę w regulacji ekspresji genów na poziomie potranskrypcyjnym. Sekwencjonowanie bibliotek sRNA metodami sekwencjonowania nowej generacji (NGS) było szeroko stosowane do identyfikacji i analizy transkryptomów miRNA w ostatniej dekadzie, co spowodowało szybki wzrost odkrywania miRNA. Jednak w adnotacji miRNA roślin pojawiają się dwa główne wyzwania ze względu na rosnącą głębokość sekwencjonowanych bibliotek sRNA, a także rozmiar i złożoność genomów roślinnych. Po pierwsze, wiele innych typów sRNA, w szczególności krótkie interferujące RNA (siRNA) z bibliotek sRNA, jest błędnie oznaczanych jako miRNA przez wiele narzędzi obliczeniowych. Po drugie, staje się niezwykle czasochłonnym procesem analizy transkryptomów miRNA u gatunków roślin o dużych i złożonych genomach. Aby sprostać tym wyzwaniom, niedawno zaktualizowaliśmy miRDeep-P (popularne narzędzie do analizy transkryptomu miRNA) do miRDeep-P2 (w skrócie miRDP2), stosując nową strategię filtrowania, zmieniając algorytm punktacji i uwzględniając nowo zaktualizowane kryteria adnotacji miRNA roślin. Przetestowaliśmy miRDP2 na sekwencjonowanych populacjach sRNA w pięciu reprezentatywnych roślinach o rosnącej złożoności genomowej, w tym Arabidopsis, ryżu, pomidora, kukurydzy i pszenicy. Wyniki wskazują, że miRDP2 przetwarzał te zadania z bardzo wysoką wydajnością. Ponadto miRDP2 przewyższyło inne narzędzia predykcyjne pod względem czułości i dokładności. Podsumowując, nasze wyniki pokazują, że miRDP2 jest szybkim i dokładnym narzędziem do analizy transkryptomów miRNA roślin, a zatem użytecznym narzędziem pomagającym społeczności w lepszym opisywaniu miRNA w roślinach.
Wprowadzenie
Jednym z najciekawszych odkryć w biologii ostatnich dwóch dekad jest rosnąca rola gatunków sRNA w regulacji różnorodnych funkcji genomu1. W szczególności miRNA stanowią istotną klasę sRNA o długości od 20 do 24 nt u organizmów eukariotycznych i funkcjonują głównie na poziomie potranskrypcyjnym jako kluczowe regulatory genów w poszczególnych etapach cyklu rozwojowego, a także w odpowiedziach na bodźce i stres2,3. U roślin miRNA powstają z transkryptów pierwotnych zwanych pri-miRNA, które są zazwyczaj transkrybowane przez polimerazę RNA II jako oddzielne jednostki transkrypcyjne
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
1. Instalacja i testowanie
- Pobierz wymagane zależności: Bowtie222 i RNAfold23. Zalecane są skompilowane pakiety.
- Pobierz Bowtie2, narzędzie do mapowania odczytu, ze swojej strony głównej (http://bowtie-bio.sourceforge.net/bowtie2/index.shtml).
- Pobierz RNAfold, narzędzie z pakietu wiedeńskiego służące do przewidywania struktury drugorzędowej RNA, z http://www.tbi.univie.ac.at/~ivo/RNA/.
- Przed zainstalowaniem miRDP2 upewnij się,....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Opisany w niniejszej pracy potok adnotacji miRNA, miRDP2, zastosowano do 10 publicznych bibliotek sRNA-seq z 5 gatunków roślin o stopniowo zwiększającej się długości genomu, w tym Arabidopsis thaliana, Oryza sativa (ryż), Solanum lycopersicum (pomidor), Zea mays (kukurydzy) i Triticum aestivum (pszenica) (Rysunek 1A). Ogólnie, dla każdego gatunku, dwie reprezentatywne biblioteki sRNA z różnych tkanek (zredukowane do unikalnych odc.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Wraz z nadejściem NGS zidentyfikowano dużą liczbę loci miRNA na podstawie stale rosnącej ilości danych sekwencjonowania sRNA u różnych gatunków29,30. W scentralizowanej bazie danych społeczności miRBase21 zdeponowane pozycje miRNA wzrosły prawie 100-krotnie w ciągu ostatniej dekady. Jednak w porównaniu z miRNA u zwierząt, roślinne miRNA mają wiele unikalnych cech, które sprawiają, że identyfikacja/adnotacja jest bardziej skomplikowana
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Podziękowania
Ta praca została wsparta przez Pekińską Akademię Nauk Rolniczych i Leśnych (KJCX201917, KJCX20180425 i KJCX20180204) dla XY oraz Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin (31621001) dla LL.
....Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Komputer/węzeł | obliczeniowy Nie | wymaga standardu Perl; zalecane jest co najmniej 8 GB pamięci RAM i 100 GB pamięci masowej |
Bibliografia
- Ghildiyal, M., Zamore, P. D. Small silencing RNAs: an expanding universe. Nature Reviews Genetics. 10 (2), 94-108 (2009).
- Bartel, D. P. MicroRNAs: target recognition and regulatory functions. Cell. 136 (2), 215-233 (2009).
- Moran, Y., Agron, M., Praher, D., Technau, U.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
