식물의 MicroRNA 전사체를 정확하고 효율적으로 분석하는 생물정보학 파이프라인

Ying Wang; Zheng Kuang; Lei Li; Xiaozeng Yang

doi:10.3791/59864

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방법 논문

식물의 MicroRNA 전사체를 정확하고 효율적으로 분석하는 생물정보학 파이프라인

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DOI:

10.3791/59864

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2020년 1월 21일

Ying Wang^*¹^,² , Zheng Kuang^*¹^,² , Lei Li² , Xiaozeng Yang¹

¹Beijing Key Laboratory of Agricultural Genetic Resources and Biotechnology, Beijing Agro-Biotechnology Research Center, Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences, ²State Key Laboratory of Protein and Plant Gene Research, Peking-Tsinghua Center for Life Sciences, School of Advanced Agricultural Sciences and School of Life Sciences, Peking University

^* These authors contributed equally

이 논문에서

요약

업데이트된 식물 miRNA 기준과 철저한 알고리즘을 갖춘 생물정보학 파이프라인, 즉 miRDeep-P2(짧은 경우 miRDP2)는 식물의 microRNA 전사체, 특히 복잡하고 큰 게놈이 있는 종의 경우 정확하고 효율적으로 분석할 수 있습니다.

초록

MicroRNAs (miRNAs)는 20- 24-뉴클레오티드 (nt) 내인성 작은 RNA (sRNA)는 전사 후 수준에서 유전자 발현조절에 강력한 역할을 하는 식물 및 동물에서 광범위하게 존재합니다. 차세대 염기서열 분석(NGS) 방법에 의한 sRNA 라이브러리 시퀀싱은 지난 10년간 miRNA 전사체를 식별하고 분석하는 데 널리 사용되어 왔으며, 그 결과 miRNA 발견이 급격히 증가했습니다. 그러나, 식물 miRNA 기고에서 2개의 중요한 도전은 식물 게놈의 크기 그리고 복잡성 뿐만 아니라 서열화된 sRNA 라이브러리의 증가 깊이 때문에 생겨났습니다. 첫째, sRNA의 많은 다른 모형, 특히, sRNA 라이브러리에서 짧은 간섭 RNA (siRNAs)는, 많은 계산 공구에 의해 miRNAs로 잘못 부고됩니다. 둘째, 크고 복잡한 게놈을 가진 식물 종에서 miRNA 전사체를 분석하는 데 매우 시간이 많이 걸리는 과정이 됩니다. 이러한 과제를 극복하기 위해 최근 새로운 필터링 전략을 채택하고 점수 매기기 알고리즘을 정비하고 새로 업데이트된 식물 miRNA를 통합하여 miRDeep-P2(miRNA 전사체 분석을 위한 인기 도구)를 miRDeep-P2(짧은 경우 miRDP2)로 업그레이드했습니다. 조건. 우리는 애기장대, 쌀, 토마토, 옥수수 및 밀을 포함하여 게놈 복잡성이 증가하는 5개의 대표적인 식물에 있는 연속된 sRNA 인구에 대하여 miRDP2를 시험했습니다. 결과는 miRDP2가 매우 높은 효율로 이러한 작업을 처리했음을 나타냅니다. 또한 miRDP2는 감도 및 정확도에 관한 다른 예측 도구를 능가했습니다. 종합하면, 우리의 결과는 식물 miRNA 전사체를 분석하기위한 빠르고 정확한 도구로 miRDP2를 보여 주므로 지역 사회가 식물에서 miRNAs에 더 잘 추가하는 데 도움이되는 유용한 도구입니다.

서론

생물학에 있는 마지막 2 십년간에 있는 가장 흥미로운 발견의 한개는 게놈^1의다양한 기능을 통제에 있는 sRNA 종의 증식하는 역할입니다. 특히, miRNAs는 진핵생물에서 20-24-nt sRNAs의 중요한 클래스를 구성하고, 주로 생애 주기 발달 단계에 걸쳐 눈에 띄는 유전자 조절자로서 전사 후 수준에서 기능뿐만 아니라 자극 및 스트레스 반응^2,^3. 식물에서, miRNAs는 pri-miRNAs에게 불린 1 차적인 전사자에서, 일반적으로 개별 전사 단위로 RNA 중합효소 II에 의해 전사되는^4,^5. 진화적으로 보존된 세포 기계(동물의 Drosha RNase III, 식물의 DICER와 유사)에 의해 처리되는 pri-miRNAs는 즉각적인 miRNA 전구체, 프리 miRNA로 절제되며, 이는 분자 내 줄기 루프 구조를 형성하는 서열을 포함하는^6,^7. pre-miRNA는 기능적 가닥, 성숙한 miRNA 및 덜 빈번한 기능 파트너인 miRNA*....