Name: Fluxo de trabalho abrangente para a identificação de todo o genoma e Meta-análise da expressão da ATL E3 ubiquitina Ligase Gene família em videira (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-12-22T12:30:00.000+00:00
Duration: 10 min 40 s
Description: Aprenda a caracterizar famílias de genes em plantas usando análise genômica global e filogenia. Este método identifica estrutura gênica, duplicações e padrões de expressão em Vitis vinifera.

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O trabalho foi apoiado pela Universidade de Verona, dentro do quadro de comum projeto 2014 (caracterização da família do gene ATL em videira e da sua participação na resistência à Plasmopara viticola).

<ol><li>Jaillon, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+grapevine+genome+sequence+suggests+ancestral+hexaploidization+in+major+angiosperm+phyla%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">The grapevine genome sequence suggests ancestral hexaploidization in major angiosperm phyla.</a> Nature. 449 (7161), 463-467 (2007).</li>
<li>Adam-Blondon, A. -F., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAdam-Blondon%2C+A-F+%22Genetics%2C+Genomics%2C+and+Breeding+of+Grapes%22">Genetics, Genomics, and Breeding of Grapes</a>. , Science Publishers. 211-234 (2011).</li>
<li>Chen, L., Hellmann, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plant+E3+Ligases%3A+Flexible+Enzymes+in+a+Sessile+World%5BTitle%5D)+AND+%22Mol.+Plant%22%5BJournal%5D)">Plant E3 Ligases: Flexible Enzymes in a Sessile World.</a> Mol. Plant. 6 (5), 1388-1404 (2013).</li>
<li>Vierstra, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+ubiquitin-26S+proteasome+system+at+the+nexus+of+plant+biology%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Rev.+Mol.+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">The ubiquitin-26S proteasome system at the nexus of plant biology.</a> Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 10 (6), 385-397 (2009).</li>
<li>Serrano, M., Parra, S., Alcaraz, L. D., Guzmán, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+ATL+Gene+Family+from+Arabidopsis+thaliana+and+Oryza+sativa+Comprises+a+Large+Number+of+Putative+Ubiquitin+Ligases+of+the+RING-H2+Type%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mol.+Evol%22%5BJournal%5D)">The ATL Gene Family from Arabidopsis thaliana and Oryza sativa Comprises a Large Number of Putative Ubiquitin Ligases of the RING-H2 Type.</a> J. Mol. Evol. 62 (4), 434-445 (2006).</li>
<li>Aguilar-Hernández, V., Aguilar-Henonin, L., Guzmán, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diversity+in+the+Architecture+of+ATLs%2C+a+Family+of+Plant+Ubiquitin-Ligases%2C+Leads+to+Recognition+and+Targeting+of+Substrates+in+Different+Cellular+Environments%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Diversity in the Architecture of ATLs, a Family of Plant Ubiquitin-Ligases, Leads to Recognition and Targeting of Substrates in Different Cellular Environments.</a> PLoS One. 6 (8), e23934(2011).</li>
<li>Guzmán, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+prolific+ATL+family+of+RING-H2+ubiquitin+ligases%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Signal+Behav%22%5BJournal%5D)">The prolific ATL family of RING-H2 ubiquitin ligases.</a> Plant Signal Behav. 7 (8), 1014-1021 (2012).</li>
<li>Grimplet, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+grapevine+gene+nomenclature+system%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Genomics%22%5BJournal%5D)">The grapevine gene nomenclature system.</a> BMC Genomics. 15, 1077(2014).</li>
<li>Prince, V. E., Pickett, F. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Splitting+pairs%3A+the+diverging+fates+of+duplicated+genes%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Rev.+Genet%22%5BJournal%5D)">Splitting pairs: the diverging fates of duplicated genes.</a> Nat. Rev. Genet. 3 (11), 827-837 (2002).</li>
<li>Magadum, S., Nerjee, U., Murugan, P., Gangapur, D., Ravikesavan, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gene+duplication+as+a+major+force+in+evolution%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Gen%22%5BJournal%5D)">Gene duplication as a major force in evolution.</a> J. Gen. 92 (1), 155-161 (2013).</li>
<li>Wang, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Patterns+of+Gene+Duplication+and+Their+Contribution+to+Expansion+of+Gene+Families+in+Grapevine%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Mol.+Biol.+Rep%22%5BJournal%5D)">Patterns of Gene Duplication and Their Contribution to Expansion of Gene Families in Grapevine.</a> Plant Mol. Biol. Rep. 31 (4), 852-861 (2013).</li>
<li>Fasoli, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Grapevine+Expression+Atlas+Reveals+a+Deep+Transcriptome+Shift+Driving+the+Entire+Plant+into+a+Maturation+Program%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Cell%22%5BJournal%5D)">The Grapevine Expression Atlas Reveals a Deep Transcriptome Shift Driving the Entire Plant into a Maturation Program.</a> Plant Cell. 24 (9), 3489-3505 (2012).</li>
<li>BLAST. BLAST2.6.0. , Available from:
 <a target="_blank" href="https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi">https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi</a> (2016).</li>
<li>MEGA. MEGA7.0.25 build 7170412. , Available from:
 <a target="_blank" href="http://www.megasoftware.net/">http://www.megasoftware.net/</a> (2017).</li>
<li>MEME. MEME Suite Version 4.11.4. , Available from:
 <a target="_blank" href="http://meme-suite.org/">http://meme-suite.org/</a> (2017).</li>
<li>ProtParam. ExPASy Server. , Available from:
 <a target="_blank" href="http://web.expasy.org/protparam/">http://web.expasy.org/protparam/</a> (2005).</li>
<li>ngLOC v1.0. , Available from:
 <a target="_blank" href="http://genome.unmc.edu/ngLOC/index.html">http://genome.unmc.edu/ngLOC/index.html</a> (2007).</li>
<li>TargetP v1.1 Server. , Available from:
 <a target="_blank" href="http://www.cbs.dtu.dk/services/TargetP/">http://www.cbs.dtu.dk/services/TargetP/</a> (2000).</li>
<li>Prowler v1.2. , Available from:
 <a target="_blank" href="http://bioinf.scmb.uq.edu.au:8080/pprowler_webapp_1-2/">http://bioinf.scmb.uq.edu.au:8080/pprowler_webapp_1-2/</a> (2005).</li>
<li>MuSite v1.0. , Available from:
 <a target="_blank" href="http://musite.sourceforge.net/">http://musite.sourceforge.net/</a> (2010).</li>
<li>Pfam. Pfam version 31.0. , Available from:
 <a target="_blank" href="http://pfam.xfam.org/">http://pfam.xfam.org/</a> (2016).</li>
<li>TMHMM v2.0c. , Available from:
 <a target="_blank" href="http://www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM/">http://www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM/</a> (2007).</li>
<li>ExPASy. ProtScale. , Available from:
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<li>CRIBI. Grape genome database. , Available from:
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<li>PhenoGram. , Available from:
 <a target="_blank" href="http://visualization.ritchielab.psu.edu/phenograms/plot">http://visualization.ritchielab.psu.edu/phenograms/plot</a> (2012).</li>
<li>ScanX v0.8. , Available from:
 <a target="_blank" href="http://chibba.pgml.uga.edu/mcscan2/">http://chibba.pgml.uga.edu/mcscan2/</a> (2013).</li>
<li>Interactive Tree Of Life (iTOL). Version3.5.3. , Available from:
 <a target="_blank" href="http://itol.embl.de/">http://itol.embl.de/</a> (2016).</li>
<li>UniProt. , Available from:
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<li>Phylogeny.fr. , Available from:
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<li>MUSCLE. , Available from:
 <a target="_blank" href="http://www.ebi.ac.uk/Tools/msa/muscle/">http://www.ebi.ac.uk/Tools/msa/muscle/</a> (2017).</li>
<li>Gblocks Server. Version 0.91b. , Available from:
 <a target="_blank" href="http://molevol.cmima.csic.es/castresana/Gblocks_server.html">http://molevol.cmima.csic.es/castresana/Gblocks_server.html</a> (2002).</li>
<li>Vitis vinifera cv. Corvina gene expression Atlas. , Available from:
 <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/273383414_54sample_datamatrix_geneIDs_Fasoli2012">https://www.researchgate.net/publication/273383414_54sample_datamatrix_geneIDs_Fasoli2012</a> (2015).</li>
<li>Multiple Experiment Viewer (MeV). Version 4.8.1. , Available from:
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<li>Sequence Read Archive (SRA). , Available from:
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<li>Bolger, A. M., Lohse, M., Usadel, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trimmomatic%3A+a+flexible+trimmer+for+Illumina+sequence+data%5BTitle%5D)+AND+%22Bioinformatics%22%5BJournal%5D)">Trimmomatic: a flexible trimmer for Illumina sequence data.</a> Bioinformatics. 30 (15), 2114-2120 (2014).</li>
<li>Langmead, B., Salzberg, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast+gapped-read+alignment+with+Bowtie+2%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Meth%22%5BJournal%5D)">Fast gapped-read alignment with Bowtie 2.</a> Nat Meth. 9 (4), 357-359 (2012).</li>
<li>Anders, S., Pyl, P. T., Huber, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((HTSeq-a+Python+framework+to+work+with+high-throughput+sequencing+data%5BTitle%5D)+AND+%22Bioinformatics%22%5BJournal%5D)">HTSeq-a Python framework to work with high-throughput sequencing data.</a> Bioinformatics. 31 (2), 166-169 (2015).</li>
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<li>Vitulo, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+deep+survey+of+alternative+splicing+in+grape+reveals+changes+in+the+splicing+machinery+related+to+tissue%2C+stress+condition+and+genotype%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Plant+Biol%22%5BJournal%5D)">A deep survey of alternative splicing in grape reveals changes in the splicing machinery related to tissue, stress condition and genotype.</a> BMC Plant Biol. 14 (1), 99(2014).</li>
<li>Overbeek, R., Fonstein, M., D'Souza, M., Pusch, G. D., Maltsev, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+gene+clusters+to+infer+functional+coupling%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+USA%22%5BJournal%5D)">The use of gene clusters to infer functional coupling.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 96 (6), 2896-2901 (1999).</li>
<li>Dalquen, D. A., Dessimoz, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bidirectional+Best+Hits+Miss+Many+Orthologs+in+Duplication-Rich+Clades+such+as+Plants+and+Animals%5BTitle%5D)+AND+%22Genome+Biol.+Evol%22%5BJournal%5D)">Bidirectional Best Hits Miss Many Orthologs in Duplication-Rich Clades such as Plants and Animals.</a> Genome Biol. Evol. 5 (10), 1800-1806 (2013).</li>
<li>Remm, M., Storm, C. E. V., Sonnhammer, E. L. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automatic+clustering+of+orthologs+and+in-paralogs+from+pairwise+species+comparisons1%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mol.+Biol%22%5BJournal%5D)">Automatic clustering of orthologs and in-paralogs from pairwise species comparisons1.</a> J. Mol. Biol. 314 (5), 1041-1052 (2001).</li>
<li>Kaduk, M., Sonnhammer, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+orthology+inference+with+Hieranoid+2%5BTitle%5D)+AND+%22Bioinformatics%22%5BJournal%5D)">Improved orthology inference with Hieranoid 2.</a> Bioinformatics. 33 (8), (2017).</li>
<li>Cramer, G. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcriptomic+analysis+of+the+late+stages+of+grapevine+%28Vitis+vinifera+cv.+Cabernet+Sauvignon%29+berry+ripening+reveals+significant+induction+of+ethylene+signaling+and+flavor+pathways+in+the+skin%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Plant+Biol%22%5BJournal%5D)">Transcriptomic analysis of the late stages of grapevine (Vitis vinifera cv. Cabernet Sauvignon) berry ripening reveals significant induction of ethylene signaling and flavor pathways in the skin.</a> BMC Plant Biol. 14, 370(2014).</li>
<li>Juretic, N., Hoen, D. R., Huynh, M. L., Harrison, P. M., Bureau, T. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+evolutionary+fate+of+MULE-mediated+duplications+of+host+gene+fragments+in+rice%5BTitle%5D)+AND+%22Genome+Res%22%5BJournal%5D)">The evolutionary fate of MULE-mediated duplications of host gene fragments in rice.</a> Genome Res. 15 (9), 1292-1297 (2005).</li>
<li>Filichkin, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genome-wide+mapping+of+alternative+splicing+in+Arabidopsis+thaliana%5BTitle%5D)+AND+%22Genome+Res%22%5BJournal%5D)">Genome-wide mapping of alternative splicing in Arabidopsis thaliana.</a> Genome Res. 20 (1), 45-58 (2010).</li>
<li>Quesada, V., Macknight, R., Dean, C., Simpson, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Autoregulation+of+FCA+pre-mRNA+processing+controls+Arabidopsis+flowering+time%5BTitle%5D)+AND+%22EMBO+J%22%5BJournal%5D)">Autoregulation of FCA pre-mRNA processing controls Arabidopsis flowering time.</a> EMBO J. 22 (12), 3142-3152 (2003).</li>
<li>Wong, D. C. J., Gutierrez, R. L., Gambetta, G. A., Castellarin, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genome-wide+analysis+of+cis-regulatory+element+structure+and+discovery+of+motif-driven+gene+co-expression+networks+in+grapevine%5BTitle%5D)+AND+%22DNA+Res%22%5BJournal%5D)">Genome-wide analysis of cis-regulatory element structure and discovery of motif-driven gene co-expression networks in grapevine.</a> DNA Res. 24 (3), 311-326 (2017).</li>
<li>Wong, D. C. J., Matus, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Constructing+Integrated+Networks+for+Identifying+New+Secondary+Metabolic+Pathway+Regulators+in+Grapevine%3A+Recent+Applications+and+Future+Opportunities%5BTitle%5D)+AND+%22Front.+Plant+Sci%22%5BJournal%5D)">Constructing Integrated Networks for Identifying New Secondary Metabolic Pathway Regulators in Grapevine: Recent Applications and Future Opportunities.</a> Front. Plant Sci. 8, 505(2017).</li>
</ol>

Os autores não têm nada para divulgar.

Na era genômica, muitas famílias de gene foram caracterizadas profundamente em várias espécies de plantas. Esta informação é preliminar do estudos funcionais e fornecer um quadro para investigar mais profundamente o papel dos diferentes membros de uma família. Neste contexto, há também a necessidade de um sistema de nomenclatura que permite para identificar exclusivamente cada membro de uma família, evitando a redundância e confusões que podem surgir quando os nomes são atribuídos de maneira independente de diferentes ge...

Durante a última década, muita pesquisa realizada na genômica de videira. Videira é uma reconhecida cultura economicamente relevante, que se tornou um modelo para a investigação sobre o desenvolvimento do fruto e sobre as respostas de plantas lenhosas a estresses bióticos e abióticos. Neste contexto, o lançamento do genoma Vitis vinifera CV. PN40024 em 2007-1 e sua versão atualizada em 20112 levou a uma rápida acumulação de dados "Omics"-escala e a uma explosão de estudos de alto rendimento. Baseado nos dados de sequência publicada, a análise abrangente de uma família de determinado gene (geralmente composta por proteínas partilha motivos conservados, semelhanças estruturais e/ou funcionais e as relações evolutivas), agora pode ser realizada para descobrir sua perfis de expressão genética, evolução e funções moleculares. Essas análises podem contribuir para a compreensão de como as famílias gene controlam processos fisiológicos em um nível de todo o genoma.
Muitos aspectos do ciclo de vida da planta são regulados pela mediada por ubiquitina de degradação de proteínas chaves, que requerem um volume de negócios de aperfeiçoá-lo para assegurar o regulares processos celulares. Importantes componentes do processo de degradação mediada por ubiquitina são os E3 ubiquitina ligases, que são responsáveis pela flexibilidade do sistema, graças ao recrutamento de alvos específicos3. Por conseguinte, estas enzimas representam uma família enorme de gene, com cerca de 1.400 E3 ligase-codificação genes previstos em Arabidopsis thaliana genoma4, cada ligase de ubiquitina E3 atuando para o ubiquitination de proteínas alvo específico. Apesar da importância da ubiquitination substrato específico no Regulamento celular em plantas, pouco se sabe sobre como o caminho da ubiquitination é regulamentado e proteínas alvo foram identificadas somente em alguns casos. O deciframento de tais mecanismos de especificidade e regulamentação depende primeiramente a identificação e caracterização das diferentes componentes do sistema, em particular as ligases E3. Entre ubiquitina ligases, subfamília ATL é caracterizada por 91 Membros identificados em a. thaliana , exibindo um anel-H2 dedo domínio5,6, alguns deles desempenhando um papel na defesa e hormônio respostas7.
O primeiro passo crucial para definir os membros de uma família nova do gene é a definição precisa das características familiares, tais como motivos de consenso, domínios-chave e características da sequência da proteína. Com efeito, a recuperação confiável de todos os membros da família gene com base na análise de explosão requer algumas características de sequência obrigatória, em domínios de particular da proteína responsáveis pela proteína função/atividade, servindo como assinatura de proteína. Isto pode ser facilitado pela caracterização anterior da mesma família gene em outras espécies de plantas ou alcançado através da análise de diferentes genes presumidamente pertencentes à família mesma em diferentes espécies de plantas, para isolar as sequências comuns. Os membros da família podem então ser individualmente nomeados seguindo regras comuns colonizadas por consórcios internacionais para uma espécie de determinada planta. Em videira, por exemplo, tal procedimento é submetido às recomendações do Comité de nomenclatura super para anotação de Gene de uva (sNCGGa), que estabelece a construção de uma árvore filogenética, incluindo V. vinifera e a. thaliana membros da família para permitir a anotação de gene gene baseiam em sequências de nucleotídeos8.
Localização de cromossomo de membros da família e pesquisa de duplicação do gene permitir destacando a presença de genes duplicados do inteiro-genoma ou em tandem. Essa informação aparece útil para desvendar as funções do gene putativo, desde que pode mostrar a redundância funcional ou revelar situações diferentes, ou seja, não-functionalization, neo-functionalization ou functionalization sub9. Ambos os neo - e sub - functionalization é eventos importantes que criam novidade genética, fornecendo novos componentes celulares para adaptação da planta às mudanças ambientes10. Em particular, as duplicações de genes ancestrais e produção de novos genes eram muito frequentes durante a evolução do genoma de videira e recém-formado genes originários de duplicações em tandem e proximais em videira eram mais propensos a produzir novos funções de11.
Outro fator chave em decifrar a função dos genes familiares é o perfil de transcriptomic. A disponibilidade de bases de dados públicas, dando acesso a uma enorme quantidade de dados de transcriptomic pode ser explorada, assim, para atribuir funções putativos para membros da família gene usando análises de expressão em larga escala em silico . Com efeito, a expressão peculiar de alguns genes em órgãos da planta específica ou em resposta a certas tensões pode dar algumas dicas sobre os putativos papéis das proteínas correspondentes em condições definidas e dar suporte a hipóteses sobre possíveis sub functionalization dos genes duplicados para responder aos desafios diferentes. Para esse efeito, é importante considerar os vários conjuntos de dados: estas podem ser gene já disponível matrizes de expressão, tais como o atlas transcriptomic de todo o genoma da videira órgãos e estádios de desenvolvimento,12, ou podem ser construídas ad hoc por recuperação de conjuntos de dados transcriptomic para as espécies de planta particular sujeitados a tensões definidas. Além disso, uma abordagem simples, usando duas matrizes, uma com dados de similaridade emparelhadas e outro com os coeficientes emparelhadas expressão co podem ser aplicados para avaliar as relações entre padrões de semelhança e a expressão de sequência dentro de uma família de gene.
O objetivo deste trabalho é apresentar uma abordagem global, definindo a estrutura do gene, motivos de proteína conservada, localização cromossômica, duplicações do gene e padrões de expressão, como também a previsão de sites localização e fosforilação da proteína, para atingir uma caracterização exaustiva de uma família de genes em plantas. Uma abordagem abrangente é aplicada aqui, para a caracterização da família ATL E3 ubiquitina ligase em videira. De acordo com o papel emergente de membros da subfamília ATL na regulação de processos celulares chave7, este trabalho pode também auxiliar a identificação dos fortes candidatos para estudos funcionais e eventualmente a desvendar os mecanismos moleculares que regem o adaptação desta cultura importante para seu ambiente.

<table><tbody><tr><td>Computador</td><td></td><td></td><td></td>pessoal</tr><tr><td>Ferramenta básica de pesquisa de alinhamento local (BLAST)</td><td></td><td></td><td>https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi</td></tr><tr><td>Análise de genética evolutiva molecular (MEGA)</td><td></td><td></td><td>http://www.megasoftware.net/</td></tr> <tr><td>Ferramentas de análise de sequência baseadas em motivos (MEME)</td><td></td><td></td><td>http://meme-suite.org/</td></tr> <tr><td>Geneious</td><td>Ferramenta Biomatters Limited</td><td></td><td>http://www.geneious.com/</td></tr> <tr><td>ProtParam</td><td>http://web.expasy.org/protparam/</td> ngLOC http://genome.unmc.edu/ngLOC/index.html Servidor TargetP v1.1 http://www.cbs.dtu.dk/services/TargetP/ Protein Prowler <td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>http://bioinf.scmb.uq.edu.au:8080/pprowler_webapp_1-2/</td></tr> <tr><td>MUsite</td><td></td><td></td><td>http://musite.sourceforge.net/</td></tr> <tr><td>Pfam</td><td></td><td></td><td>http://pfam.xfam.org/</td></tr> <tr><td>TMHMM Server v. 2.0</td><td></td><td></td><td>http://www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM/</td></tr> <tr><td>ProtScale</td><td></td><td></td><td>http://web.expasy.org/protscale/</td></tr> <tr><td>Banco de Dados do Genoma da Uva (CRIBI)</td><td></td><td></td><td>http://genomes.cribi.unipd.it/grape/</td></tr> <tr><td>PhenoGram</td><td></td><td></td><td>http://visualization.ritchielab.psu.edu/phenograms/plot</td></tr><tr><td>MCScanX</td><td></td><td></td><td>http://chibba.pgml.uga.edu/mcscan2/</td></tr> <tr><td>Árvore da Vida Interativa (iTOL)</td><td></td><td></td><td>http://itol.embl.de/</td></tr> <tr><td>UniProt</td><td></td><td></td><td>http://www.uniprot.org/</td></tr> <tr><td>Phylogeny.fr</td><td></td><td></td><td>http://www.phylogeny.fr/index.cgi</td></tr><tr><td>MUSCLE</td><td></td><td></td><td>http://www.ebi.ac.uk/Tools/msa/muscle/</td></tr> <tr><td>Gblocks Server</td><td></td><td></td><td>http://molevol.cmima.csic.es/castresana/Gblocks_server.html</td></tr><tr><td>Vitis vinifera cv. Corvina expressão gênica Atlas datamatrix</td><td></td><td></td><td>https://www.researchgate.net/publication/273383414_54sample_ datamatrix_geneIDs_Fasoli2012</td></tr><tr><td>Visualizador de Experimentos Múltiplos (MeV)</td><td></td><td></td><td>http://mev.tm4.org/#/welcome</td></tr><tr><td>Arquivo de Leitura de Sequência (SRA)</td><td></td><td></td><td>https://www.ncbi.nlm.nih.gov/sra</td></tr><tr><td>R</td><td></td><td></td><td>https://www.r-project.org/</td></tr> <tr><td>Agulha EMBOSS (EMBL-EBI)</td><td></td><td></td><td>http://www.ebi.ac.uk/Tools/psa/emboss_needle/</td></tr></tbody></table>

fluxo de trabalho abrangente para a identificação de todo o genoma e meta-análise da expressão da atl e3 ubiquitina ligase gene família em videira

Comprehensive Workflow for the Genome-wide Identification and Expression Meta-analysis of the ATL E3 Ubiquitin Ligase Gene Family in Grapevine

Classificação e nomenclatura dos genes em uma família podem contribuir de forma significativa para a descrição da diversidade das proteínas codificadas e a previsão da família funções com base em diversas características, tais como a presença de motivos de sequência ou de particular sites para modificação pós-traducional e o perfil de expressão dos membros da família em diferentes condições. Este trabalho descreve um protocolo detalhado para a caracterização de família do gene. Aqui, o procedimento é aplicado para a caracterização da Arabidopsis Tóxicos em Levadura (ATL) E3 ubiquitina ligase família na videira. Os métodos incluem a identificação de todo o genoma dos membros da família, a caracterização da localização do gene, estrutura e duplicação, a análise dos motivos da proteína conservada, a previsão dos sites de localização e fosforilação de proteínas, bem como Gene expressão perfila através da família em diferentes conjuntos de dados. Tal procedimento, que poderia ser alargado a novas análises dependendo fins experimentais, poderia ser aplicado a qualquer família de gene em quaisquer espécies de plantas para as quais dados genomic estão disponíveis, e fornece informações valiosas para identificar candidatos interessantes para estudos funcionais, dando insights sobre os mecanismos moleculares de adaptação da planta para seu ambiente.

O gene VIT_05s0077g01970, identificado como o mais parecido com a. thaliana ATL2 (At3g16720), através de uma pesquisa BLASTp, foi usado como sonda para inspeccionar os membros da família ATL no genoma da videira (V. vinifera cv Pinot Noir PN40024). A análise de PSI-BLAST convergiu depois de alguns ciclos, revelando uma lista de putativos genes pertencentes à família de gene videira ATL (figura 1A). A presença do anel-H2 domínio canônico para...

Este artigo descreve o procedimento para a identificação e caracterização de uma família de gene em videira aplicada à família de Arabidopsis Tóxicos em Levadura (ATL) E3 ubiquitina ligases.

Fluxo de trabalho abrangente para a identificação de todo o genoma e Meta-análise da expressão da ATL E3 ubiquitina Ligase Gene família em videira

Classification and nomenclature of genes in a family can significantly contribute to the description of the diversity of encoded proteins and to the ...

O objetivo geral deste procedimento é obter uma caracterização exaustiva de uma família de genes em plantas para uma abordagem global, incluindo a definição da estrutura do gene, motivos proteicos em questão, localização cromossômica, duplicações de genes e padrões de expressão. Este método pode ajudar a responder a questões-chave na classificação de plantas em famílias, como a identificação genômica mundial de membros da família e sua transcriptomia fornece isso por meio da análise da expressão gênica. A principal vantagem de todo o procedimento é fornecer uma lista exaustiva de etapas experimentais para obter uma caracterização completa da família de genes.Este procedimento pode ser aplicado a qualquer família de genes de qualquer espécie de planta para a qual haja dados genéticos disponíveis. Além disso, essa abordagem fornece informações valiosas para identificar candidatos interessantes para estudos funcionais. Demonstrando todo o procedimento estará Pietro Ariani do meu laboratório.Abra a página da web do Blast e clique na seção de explosão de proteínas. No campo inserir sequência de consulta, insira a sequência de aminoácidos da proteína que será usada como sonda para identificar os outros membros da família. Use uma proteína que tenha todas as características importantes que caracterizam a família.Em seguida, no campo escolha o conjunto de pesquisa, selecione o banco de dados de proteínas de referência e o organismo de interesse. Agora, na seleção do programa de campo, selecione o algoritmo PSI-BLAST. Se desejar, clique nos parâmetros do algoritmo para ajustar parâmetros avançados, como sequência máxima de destino e matriz de pontuação.O valor E é o limite, que para essa pesquisa é reduzido de 005 para 001. Clique no botão BLAST para executar a análise. De todas as sequências que exibem correspondências relativas à consulta, desmarque as entradas que claramente não pertencem à família.Para tal, clique na marca de seleção na coluna selecionar para PSI-BLAST. Em seguida, execute uma segunda iteração do PSI-BLAST clicando no botão ir. Todas as sequências recém-identificadas serão destacadas em amarelo.Novamente, desmarque as ocorrências que não pertencem à família. Continue esse processo até que o algoritmo não encontre nenhuma entrada relevante ou atinja a convergência. Depois que todos os falsos positivos forem eliminados, colete as sequências de aminoácidos em um arquivo formatado FASTA e carregue o arquivo no pacote de software de bioinformática.Em seguida, selecione todas as sequências importadas na lista e clique no botão alinhar/montar na barra de ferramentas. Em seguida, clique em emparelhar alinhamento múltiplo e selecione Alinhamento MUSCULAR e OK. O alinhamento agora será feito usando os padrões. Agora visualize o logotipo da sequência do alinhamento e inspecione os genes visualmente para procurar falsos positivos.Uma análise mais aprofundada dos parâmetros e domínios físicos das proteínas, distribuição cromossômica, duplicações e organização do íntron do éxon são descritas no protocolo de texto. Em seguida, analisamos as relações entre os membros da família ATL por meio da construção de uma árvore filogenética de alta qualidade e da definição de uma nomenclatura familiar. Primeiro, recupere as sequências ATL da systeliana adotada árabe, necessárias como referências para uma nomenclatura de genes de videira, do banco de dados UmoProt para referência.Em seguida, faça um arquivo FASTA incluindo todas as sequências de nucleotídeos da videira e os membros da família do gene Arabidopsis para a análise filogenética. Agora navegue na página inicial da filogenia França e selecione o pipeline de análise de filogenia. Um clique é adequado na maioria dos casos, mas se necessário, é possível selecionar configurações avançadas específicas usando as opções avançadas ou até mesmo uma análise totalmente personalizada usando as opções à la carte.Em seguida, insira um nome para a análise e carregue o arquivo FASTA. Em seguida, clique em enviar para executar a análise. Se esse procedimento resultar em uma mensagem de erro, conclua cada etapa do pipeline do conjunto de filogenia individualmente.Primeiro, vá para a página inicial do software MUSCLE e carregue o arquivo FASTA. Selecione Pearson FASTA como formato de saída e envie. Em seguida, baixe o arquivo no formato FASTA e elimine quaisquer posições mal alinhadas.Abra a ferramenta do servidor G-block, carregue o arquivo FASTA de alinhamento, selecione DNA como tipo de sequência e escolha o rigor que melhor se encaixa na análise. Para um alinhamento da família de genes ATL da videira de uva, selecione todas as três opções propostas para uma seleção menos rigorosa devido à alta divergência de sequência. Em seguida, clique em obter blocos para executar a análise.Para salvar os resultados, clique no alinhamento resultante na parte inferior da página de saída e crie um novo arquivo FASTA. Os blocos G eliminam a posição mal alinhada em regiões divergentes de um DNA ou estimulam o alinhamento para que se tornem mais adequados para uma análise filogenética. Para esta etapa, a seleção de parâmetros impericilos para o rigor das colunas é crucial para garantir que elas sejam uma responsabilidade das três.Para completar a árvore, recorremos à página inicial da Phylogeny France. Lá, selecione o pipeline à la carte e desmarque as seguintes opções:alinhamento múltiplo e curadoria de alinhamento. Em seguida, clique em criar fluxo de trabalho, carregue o arquivo FASTA com curadoria de blocos G, selecione o procedimento de inicialização e use os parâmetros e configurações padrão.Por fim, clique em enviar para executar a análise. Isso conclui o processo passo a passo. Agora que a árvore filogênica foi feita, recolha os galhos mal suportados com valores de bootstrap inferiores a 70%Em seguida, baixe os resultados finais no formato Newick para uma análise mais aprofundada.O protocolo de texto fornece instruções sobre como atribuir um nome de gene com base na filogenia. Para este protocolo, crie um arquivo de formato de texto com toques e linhas de valores de expressão normalizados por arma retirados de uma biblioteca de expressões gênicas. Organize os valores de cada gene da família nas mesmas linhas de padrão.Em seguida, execute a análise hierárquica bi-clusterizada usando o software visualizador de vários experimentos. Primeiro, carregue a matriz de dados de trabalho e selecione o arquivo de texto. Selecione a matriz de cor única e remova a marca de seleção da anotação de carga quando uma anotação automática não for fornecida.Selecione o valor de expressão superior esquerdo da visualização da tabela de expressões e clique no botão carregar. Em seguida, ajuste os dados, aplicando a transformação Log2 e a normalização gene/linha. Em seguida, defina o limite de escala adequado.Agora calcule o agrupamento hierárquico. No campo de otimização de ordenação, selecione otimizar a ordem das folhas do gene e otimizar a ordem das folhas da amostra. Em seguida, no campo de seleção do método de ligação, selecione agrupamento de ligação média e, no campo de seleção da matriz de distância, escolha Correlação de Pearson.Em seguida, clique em OK para executar a análise. Visualize os resultados no painel esquerdo da janela e exporte o mapa de calor clicando em salvar imagem no menu do arquivo. O gene mais semelhante ao arabidopsis thaliana ATL2, de acordo com uma pesquisa BLAST-P, foi usado para pesquisar os membros da família ATL no genoma da videira.A análise PSI BLAST convergiu após alguns ciclos, fornecendo uma lista de genes putativos na família de genes. A presença do domínio H2 do anel canônico para cada candidato foi avaliada pela inspeção visual do alinhamento MUSCLE. Isso reduziu a pesquisa a 96 genes de videira.Uma análise filogenética dos genes identificados comparando-os com a família de genes ARABIDOPSIS ATL foi usada para uma nomenclatura. 13 de 96 ATLs de videira receberam um identificador específico como um ortólogo do gene ARABIDOPSIS ATL. O mapeamento dos genes identificados para o atlas global de expressão gênica da videira usando uma análise hierárquica bi-agrupada mostrou que todos os 96 são expressos em pelo menos um tecido e cinco clusters de expressão podem ser identificados.Uma abordagem semelhante foi aplicada para estudar a expressão desses genes em resposta a estresses bióticos. Houve envolvimento direto da família de genes ATL em resposta à infecção por patógenos, com 62 genes mostrando uma modulação significativa em pelo menos duas condições. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como lidar com os softwares usados para caracterizar uma família de genes.Ao tentar este procedimento, é importante definir cuidadosamente as características de uma determinada família de genes e a sonda correspondente usada para a identificação de todo o membro da família do genoma. Seguindo este procedimento, é possível investigar a evolução da família de genes e a função do P30 fazendo árvores filogenéticas adicionais com base em algumas espécies diferentes das espécies necessárias para a atribuição da nomenclatura das famílias de genes.

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Biologia

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