מאגר ITS2

Summary

מאגר ITS2 הוא שולחן העבודה של רצף היקש פילוגנטי בו זמנית בהתחשב ומבנה משני spacer עיבד פנימית 2. זה כולל איסוף נתונים עם ביאור מדויק, חיזוי מבנה, יישור מרובות ברצף, מבנה עץ חישוב מהיר. בקיצור, זה מפשט את שולחן העבודה ניתוח פילוגנטי הראשונים כמה קליקים.

Abstract

Spacer עיבד פנימי 2 (ITS2) שימש כסמן פילוגנטי במשך יותר משני עשורים. כמו ITS2 המחקר התמקד בעיקר רצף ITS2 משתנה מאוד, זה מוגבל זה סמן ברמה נמוכה phylogenetics בלבד. עם זאת, שילוב של רצף ITS2 ומבנה שמור ביותר שלה משני משפרת את הרזולוציה פילוגנטי ¹ ומאפשרת מסקנה פילוגנטי על הדרגות טקסונומיות מרובות, כולל תיחום מינים ^2-8.

מאגר ITS2 ⁹ מציג מערך נתונים מקיף של פנימיות 2 רצפים תמלילי הודעות Spacer מ צמח השדה GenBank ¹¹ reannotated במדויק ^10. בעקבות ביאור ידי מודלים פרופיל מוסתרים מרקוב (HMMs), המבנה המשני של כל רצף הוא ניבא. ראשית, נבחן האם אנרגיה מינימלית המבוססת פי ¹² (פי ישירה) תוצאות הקונפורמציה, נכון סליל 4. אם זה לא המקרה, המבנה הואניבא על ידי מודלים הומולוגיה ^13. בדוגמנות הומולוגיה, מבנה משני ידוע כבר מועבר רצף אחר ITS2, מבנה משני, אשר לא היה מסוגל להתקפל כראוי פי ישירה.

מאגר ITS2 הוא לא רק מסד נתונים לאחסון ואחזור של ITS2 רצף מבנים. הוא גם מספק מספר כלים לעיבוד ITS2 משלך רצפים, כולל חיזוי, ביאור מבנית, זיהוי מוטיב ו ¹⁴ תפציץ חיפוש מידע על רצף המבנה גם יחד. יתר על כן, משלב גרסאות גזומים של 4SALE ^15,16 ו ¹⁷ ProfDistS לצורך חישוב רצף מבנה רב יישור שכן ההצטרפות ¹⁸ שחזור עץ. יחד הם יוצרים צינור ניתוח קוהרנטי מתוך סדרה ראשונית של רצפים על תולדות הגזע מבוסס על רצף ומבנה משני.

בקיצור, זה מפשט את שולחן העבודה ניתוח פילוגנטי הראשונים בלבדכמה לחיצות עכבר, בעוד בנוסף מתן כלים ונתונים עבור בקנה מידה גדול ניתוחים מקיפים.

Protocol

1. ביאור הנכון של רצף ITS2

1. גישה למסד הנתונים ITS2 תולדות הגזע שולחן העבודה כאן: http://its2.bioapps.biozentrum.uni-wuerzburg.de
2. מתחילים את הניתוח שלך על ידי לחיצה על "הוסף הערות" סמל בסעיף "הגדרות". לאחר מכן, להקליד או להדביק רצף לתוך עורך את רצף בחלק העליון של האתר. עורך רצף בודק באופן אוטומטי, בין רצפי ITS2 שלך הם חוקיים.
3. בחר דגם הממ מתאים רצפים שלך (למשל Viridiplantae לצמחים).
4. התחל את התהליך על ידי לחיצה על "הוסף הערות."
5. ידי מרחפת על הסמל "להכליא" אתה יכול לראות תמונה של 5.8S ו 28S rRNA היברידית כאישור של דיוק ביאור של הממ.
6. לחץ על ירוק בתוספת סימן רצף ITS2 שנוצר כדי לבחור בדרך של חיזוי מבנה משני: כדי לחזות את המבנה ללא templat ידועדואר, לחץ על "לחזות המבנה." אם ברצונך להשתמש בתבנית משלך עבור מודלים הומולוגיה, לחץ על "מבנה דגם."

2. חיזוי מבנה שניוני

1. לחזות
   1. רצף ITS2 המבואר מודבק באופן אוטומטי לתוך עורך את הרצף.
   2. כדי להתחיל את התחזית מבנה משני עם הגדרות ברירת המחדל, לחץ על "לחזות מבנים" כפתור.
   3. שמור את רצף ITS2 וכתוצאה מכך לרבות המבנה המשני הדמיית לבריכה הנתונים על ידי לחיצה על סימן ירוק בתוספת ולאחר מכן "הוסף לבריכה." לחלופין, ניתן להוסיף אותו למאגר הנתונים שלך באמצעות גרירה ושחרור (איור 1).
   4. אם הרצף לא יכול לקפל ישירות, התוצאות הטובות ביותר של מודלים הומולוגיה מוצגים. שמור את המתאים ביותר רצף המבנה באמצעות גרור ושחרר למאגר הנתונים. לחלופין, שמור את רצף המבנה לתוך הבריכה נתונים בלחיצת כפתור הימני ולאחר מכן לחצו על "הוסף לבריכה."
2. התאמה אישית דוגמנות
   1. הקלד או הדבק אחד או מספר רב של תבניות (עם מבנה ידוע) לתוך עורך את רצף העליון.
   2. הקלד או הדבק אחד או מספר היעד רצפים (ללא מבנה) לתוך עורך את רצף נמוכים יותר.
   3. לחץ על "תבנית הטובה ביותר לחזות (ים)" להתחיל דוגמנות הומולוגיה עם הגדרות ברירת המחדל.
   4. הטובים ביותר תבנית היעד שילובים מוצגים ברשימה הנוצרת.
   5. שמור עיצבו רצף המבנה (ים) על פי בחירתך או באמצעות גרירה ושחרור למאגר הנתונים או על ידי קליק ימין לחצו על "הוסף לבריכה."

3. מוטיב חיפוש

1. להקליד או להדביק רצף השאילתה (ים) לתוך עורך את רצף בחלק העליון של האתר.
2. בחר את דגם הממ נכונה (למשל Viridiplantae לצמחים). 3.3. לחץ על "חיפוש מוטיב" כדי להתחיל את התהליך.
3. ITS2 רצפים עם מוטיבים הן מודגשות illustraטד בחלק התחתון של האתר.
4. לחץ על הסמל ליד הכותרת ברצף כדי להציג את המוטיבים מודגשים במבנה משני.

4. חיפוש ועיון ב

1. חיפוש
   1. סוג או שם taxon או מזהה GenBank (GI) בשדה החיפוש בחלק העליון של האתר.
   2. חיפוש לפי שם taxon נתמך על ידי תיבת החיפוש מופיעה לייב.
   3. ניתן לבצע חיפוש מרובים באמצעות פסיק, המפריד בין השאילתות שלך.
   4. לחץ על "חיפוש" על מנת לבצע את החיפוש.
   5. התוצאות מופיעות ברשימה בכרטיסיה חדשה.
   6. לחץ על שם העמודה כדי למיין את התוצאות לפי עמודה מסוימת. אתה יכול גם להוסיף או להסיר עמודות על פי בחירתך עם תפריט העמודה. תפריט עמוד ניתן להזין בלחיצה על סמל החץ המופיע בתוך שם העמודה.
   7. לחץ על "הצג פרטים" כדי להציג את הפרטים של מבנה רצף. </ Li>
   8. שמור את רצף המבנה (ים) על פי בחירתך או באמצעות גרירה ושחרור למאגר הנתונים או על ידי לחיצה ימינה קליק על "הוספת לבריכה."
   9. כדי לשמור את התוצאות לקובץ חיצוני, לחץ על "שמור בחירה" או "שמור הכל."
2. לדפדף
   1. עיון במאגר ITS2 ידי ניווט באמצעות מבנה עץ דמוי בצד שמאל של האתר.
   2. לחץ על סימן פלוס להציג מינים 1 לרמה נמוכה יותר.
   3. לחץ על שם taxon כדי לפתוח כרטיסייה חדשה המכילה כל רצף המבנה של taxon.
   4. לחץ על "הצג פרטים" כדי להציג את הפרטים של זוג רצף המבנה.
   5. שמור את רצף המבנה (ים) על פי בחירתך או באמצעות גרירה ושחרור למאגר הנתונים או על ידי לחיצה ימינה קליק על "הוספת לבריכה."
   6. כדי לשמור את התוצאות לקובץ חיצוני, לחץ על "שמור בחירה" או "שמור הכל."

5. ITS2 הפיצוץ

1. הקלד או הדבק רצפים בשאילתה אחת או יותר לתוך עורך את הרצף. רצפים שלך יכולים להיות רצפי נוקליאוטידים רגיל או רצף, מבנה בזוגות. ניתן גם להקליד מספר מבנים משניים מתחת רצף אחד. על ידי סימון התיבה "מסדר אלמנטים רצפים XXFASTA" מבנים אלה משמשים לאחר מכן כמו שאילתות בודדים.
2. כדי להתחיל תפציץ עם הגדרות ברירת המחדל, לחץ על "פיצוץ". בהתאם לאופי של השאילתה שלך, או BLASTN משותפת או ITS2 רצף המבנה תפציץ מתבצע.
3. כרטיסיית המשנה נפתח עבור כל רצף שאילתה בתוך המופיעים טאב "תוצאות הפיצוץ", כמו גם סקירה של החיפושים שבוצעו.
4. לחץ על "יישור הצג" כדי להציג את יישור הפיצוץ מחושבים.
5. שמור את המכות הפיצוץ על פי בחירתך או באמצעות גרירה ושחרור למאגר הנתונים או על ידי לחיצה ימינה קליק על "הוספת לבריכה."
6. כדי לשמור את התוצאות לקובץ חיצוני, לחץ על הבחירה שמור ""או" שמור הכל. "

6. יישור מרובות רצף המבנה

1. תסתכל על הבריכה הנתונים שלך על ידי לחיצה על "ניהול מערך נתונים" ואז סמל זכוכית המגדלת ממש ליד מספר רצפים בבריכה שלך. לחלופין, ניתן ללחוץ על סימן נתונים בריכה בפינה השמאלית התחתונה של האתר.
2. לחץ על זוג רצף המבנה בבריכה הנתונים כדי להציג את פרטיו.
3. כדי ליצור מספר רב של יישור רצף המבנה של כל רצף מבנה זוגות בבריכה, לחץ על "בסיס הנתונים נתח" ואז "רצף & מבנה."
4. עכשיו אתם מתבקשים לבחור את מצב גרפי של יישור שלך. אם יישור שלך מכיל רק כמה רצפים, לדחות את מצב הדק על ידי לחיצה על "לא" אחרת לבחור את מצב הגרפיקה רזה על ידי לחיצה על "כן."
5. בעוד כמה רגעים, יישור שלך מוצג בכרטיסיה חדשה (איור 2). יתר על כן, הוא נשמר באופן אוטומטי למאגר הנתונים.
6. כדי לשמור אתיישור לקובץ חיצוני, לחץ על "יישור שמור".

7. עץ פילוגנטי

1. כדי לחשב שכן רצף המבנה מבוסס הצטרפות עץ יישור מרובות, לחץ על "בסיס הנתונים נתח" ואז "שכן ההצטרפות."
2. עץ וכתוצאה מכך באה לידי ביטוי בכרטיסיה חדשה (איור 3).
3. סולם העץ שלך בחופשיות עם פס גלילה "עץ זום".
4. Reroot שלך העץ על ידי לחיצה על הצומת או עלה של עץ ואז "Reroot בצומת זה."
5. אם אתה רוצה להסיר taxon ממאגר הנתונים שלך, לחץ על עלה ובחר "הסרה של node זה לבריכה." עכשיו אתה יכול לחשב מחדש יישור שלך עץ עם הדגימה taxon מופחת.
6. לחץ על "עץ שמור" כדי לשמור עץ פילוגנטי שלך כתוצאה הסופית של הניתוח שלך לקובץ NEWICK חיצוני.

8. תוכנה נוספת

1. לחץ על "אתר זה אודות" - "כלי" כדי למצוא נוספת להודיעation על 4SALE כלי עצמאי ו ProfDistS.
2. לצד יישור ותפקוד שכן ההצטרפות שמספקת ממשק מסד נתונים ITS2 האינטרנט, עכשיו אתה יכול לגשת פונקציות חדשות שונות, למשל תיחום המינים המבוססת על שינויים בסיס פיצוי (CBCs).

9. נציג תוצאות

העבודה כמתואר לעיל בהצלחה הוחל במספר סקרים גישה פתוחות ^3,4. דוגמאות ניתן לראות דרך הקישורים הבאים:

• http://www.plosone.org/article/info% 3Adoi% 2F10.1371% 2Fjournal.pone.0016931
• http://www.biomedcentral.com/1756-0500/3/320

אלה מחקרים בקנה מידה גדול, היינו יכולים לפתור את תולדות הגזע של Chlorophyta וכן Hypnales (Bryophyta) Wברזולוציה גבוהה ith. בשני המקרים, הדגימה taxon ממצה נאסף מתוך מסד נתונים ITS2 ^9, מיושר אוטומטית עם 4SALE ^15,16 ומעובד ולבסוף ידי ProfDistS ¹⁷ לתוך עץ פילוגנטי. בכל השלבים הללו, רצף ומידע המבנה שימשו בעת ובעונה אחת. תמיכה bootstrap על עמוד השדרה פילוגנטי הושגה באמצעות שכן פרופיל ההצטרפות (PNJ) ^19, אשר זמין בגירסה עצמאית של ProfDistS.

עבור קבוצה קטנה יותר של רצף, מבנה זוגות, דמויות 1 עד 3 מתארים את השלבים העיקריים של זרימת עבודה זו אוטומטי ⁵ ישירות על שולחן העבודה ITS2 חדש מסד נתונים: הדגימה taxon, יישור מספר רצף המבנה, ובסופו של דבר את החישוב עץ פילוגנטי.

באיור 1. הדגימה Taxon לכל גרירה ושחרור. בכל רצפים זמן או רצף structur זוגות אלקטרוני ניתן להוסיף למאגר הנתונים, למשל באמצעות גרירה ושחרור. כאן רצף, מבנה נוסף באמצעות גרור ושחרר לאחר חיזוי המבנה המשני. האליפסה הכחולה מסמנת את המקום בו רצף המבנה הוא ירד אל תוך בריכת נתונים. לחץ כאן כדי לצפות בגרסה בגודל מלא של התמונה.

איור 2. יישור מרובות רצף המבנה במצב גרפי מלא. במשך כמה רצפים במאגר הנתונים, מצב גרפי מלא נבחר. בסיסים הם בצבע, זוגות בסיסים יכולים להיות מודגשים עם עיגולים אדומים על ידי לחיצה על בסיס אחד או סוגר צמד הבסיס. לחץ כאן כדי לצפות בגרסה בגודל מלא של התמונה.

"Alt =" 3.jpg איור 3 "/>
3. איור רצף המבנה שכן ההצטרפות עץ. עץ מדרגי בחופשיות מחושב של יישור 7 מינים מרובים רצף המבנה ניתן לשמור בפורמט NEWICK.

Discussion

מאגר ITS2 הוא שולחן העבודה שלם ומתפקד באופן מלא עבור פנימיים תמלילי 2 נוספות Spacer רצף המבנה מבוסס phylogenetics. באתר ניתן להפעלה מאוד מהירה ואינטואיטיבית. בעוד אחרים מבוססי אינטרנט כמו שולחנות עבודה תולדות הגזע ARB ²⁰ או ²¹ Mobyle הם רק מסוגלים לעבוד על רצף ו / או מבנה מידע קונצנזוס, מסד נתונים ITS2 ⁹ רואה רצפים ומבנים משניים בודדים עבור כל taxon בו זמנית. עם זאת, בשל מגבלות ביכולת החישוב של שרת האינטרנט, מומלץ מאוד להשתמש עצמאיים כלים יישור שכן מספר רב של הצטרפות ¹⁸ החישוב, 4SALE ^15,16 ו ProfDistS ^17, בהתאמה, על מערכי נתונים גדולים. לצד העבודה הבסיסית רצף המבנה ITS2 תולדות הגזע ^5, כלים אלה כוללים פונקציות נוספות אחדות, כמו חישוב bootstrap משכפל, שכן פרופיל ההצטרפות (PNJ) ¹⁹ או גזעתיחום זה מבוסס על שינויים בסיס פיצוי (CBCs) ^8. ניתן לגשת דרך "אודות האתר" - בסעיף "הגדרות" להורדה ומידע מפורט. כדי להשתמש 4SALE ו ProfDistS, יש צורך תמיד להביא את הקבצים לפורמט המתאים. Taxon הדגימה להיות מעובד על ידי 4SALE חייב להיות סוף. Fasta או. Txt, בעוד יישור רצף המבנה כקלט עבור ProfDistS חייב להסתיים. Xfasta.

כרגע אנחנו ביישום שיטות חלופיות לשיקום עץ פילוגנטי באתר ITS2 כמו גם את הכלים בנושא. לכן, שיטות כמו החסכנות רצף מבנה המבוסס על מקסימום ²² ו / או סבירות מקסימום ²³ יהיה נגיש בעתיד.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Internet access			Preferably high-speed
ITS2 Database9	University of Warzburg		Website: http://its2.bioapps.biozentrum.uni-wuerzburg.de
Software: 4SALE15,16	University of Warzburg		Download: http://4sale.bioapps.biozentrum.uni-wuerzburg.de/
Software: ProfDistS17	University of Warzburg		Download: http://profdist.bioapps.biozentrum.uni-wuerzburg.de/