Um pipeline de bioinformática, ou seja, miRDeep-P2 (miRDP2 para breve), com critérios de miRNA de plantas atualizados e um algoritmo revisado, poderia analisar com precisão e eficiência transcriptomas microRNA em plantas, especialmente para espécies com genomas complexos e grandes.
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Artigo de método
Um pipeline de bioinformática para analisar com precisão e eficiência os transcriptomas de MicroRNA em plantas
* These authors contributed equally
Neste artigo
Resumo
Resumo
MicroRNAs (miRNAs) são 20- a 24 nucleotídeos (nt) pequenos RNAs endógenos (sRNAs) extensivamente existentes em plantas e animais que desempenham papéis potentes na regulação da expressão gênica no nível pós-transcricional. Sequenciar bibliotecas de sRNA por métodos de sequenciamento de próxima geração (NGS) tem sido amplamente empregado para identificar e analisar transcriptomas miRNA na última década, resultando em um rápido aumento da descoberta de miRNA. No entanto, dois grandes desafios surgem na anotação de miRNA de plantas devido ao aumento da profundidade das bibliotecas sRNA sequenciadas, bem como o tamanho e a complexidade dos genomas das plantas. Em primeiro lugar, muitos outros tipos de sRNAs, em particular, RNAs interfantes interferindo (siRNAs) de bibliotecas sRNA, são erroneamente anotados como miRNAs por muitas ferramentas computacionais. Em segundo lugar, torna-se um processo extremamente demorado para analisar transcriptomas miRNA em espécies vegetais com genomas grandes e complexos. Para superar esses desafios, recentemente atualizamos o miRDeep-P (uma ferramenta popular para análises de transcriptoma miRNA) para miRDeep-P2 (miRDP2 para abreviação) empregando uma nova estratégia de filtragem, revisando o algoritmo de pontuação e incorporando miRNA de plantas recém-atualizado critérios de anotação. Testamos miRDP2 contra populações sequenciadas de sRNA em cinco plantas representativas com crescente complexidade genômica, incluindo arabidopse, arroz, tomate, milho e trigo. Os resultados indicam que o miRDP2 processou essas tarefas com eficiência muito alta. Além disso, miRDP2 superou outras ferramentas de previsão sobre sensibilidade e precisão. Em conjunto, nossos resultados demonstram miRDP2 como uma ferramenta rápida e precisa para analisar transcriptomas de miRNA de plantas, portanto, uma ferramenta útil para ajudar a comunidade a anotar melhor miRNAs em plantas.
Introdução
Uma das descobertas mais emocionantes nas últimas duas décadas em biologia é o papel proliferante das espécies de sRNA na regulação de diversas funções do genoma1. Em particular, os miRNAs constituem uma classe importante de 20 a 24-nt sRNAs em eucariontes, e principalmente funcionam em nível pós-transcricional como reguladores genéticos proeminentes ao longo dos estágios de desenvolvimento do ciclo de vida, bem como em respostas de estímulo e estresse2,3. Nas plantas, miRNAs surgem de transcrições primárias chamadas pri-miRNAs, que geralmente são transcritas pela RNA polymerase II como....
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Protocolo
1. Instalação e testes
- Baixe as dependências necessárias: Bowtie222 e RNAfold23. Pacotes compilados são recomendados.
- Baixe Bowtie2, uma ferramenta de mapeamento de leitura, a partir de seu site de origem(http://bowtie-bio.sourceforge.net/bowtie2/index.shtml).
- Baixe RNAfold, uma ferramenta do pacote de Viena usado para prever a estrutura secundária de RNA, a partir de http://www.tbi.univie.ac.at/~ivo/RNA/.
- Antes de instalar miRDP2, ....
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Resultados
O pipeline de anotação miRNA, miRDP2, descrito aqui é aplicado a 10 bibliotecas públicas sRNA-seq de 5 espécies de plantas com comprimento gradualmente maior do genoma, incluindo Arabidopsis thaliana, Oryza sativa (arroz), Solanum lycopersicum (tomate), Zea mays (milho) e Triticum aestivum (trigo) (Figura 1A). No geral, para cada espécie, 2 bibliotecas representativas de sRNA de diferentes tecidos (colapsadas em leituras únicas, d.......
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Discussão
Com o advento do NGS, um grande número de miRNA loci foram identificados a partir de uma quantidade cada vez maior de dados de sequenciamento de sRNA em diversas espécies29,30. No banco de dados da comunidade centralizada miRBase21, os itens de miRNA depositados aumentaram quase 100 vezes na última década. No entanto, em comparação com miRNAs em animais, os miRNAs vegetais têm muitas características únicas que tornam a identificação/anotaç.......
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Divulgações
Os autores não têm nada a divulgar.
Agradecimentos
Este trabalho foi apoiado pela Academia de Agricultura e Ciências Florestais de Pequim (KJCX201917, KJCX20180425 e KJCX20180204) para a XY e a National Natural Science Foundation of China (31621001) para ll.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Nó de computador/computação | N/A | N/A | Perl é necessário; pelo menos 8 GB de RAM e 100 GB de armazenamento são recomendados |
Referências
- 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.
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Reimpressões e permissões
