IR-TEx Utforsker insektmiddel motstand-relaterte transcriptional profiler i arten Anopheles gambiae. Forutsatt her er full instruksjoner for bruk av programmet, modifikasjoner for å utforske flere transcriptomic datasett, og bruke rammeverket til å bygge en interaktiv database for samlinger av transcriptomic data fra alle organisme, generert i noen plattform.
IR-TEx er et program skrevet i Shiny (en R-pakke) som gjør det mulig utforskning av uttrykk for (samt tilordne funksjoner til) transkripsjoner hvis uttrykk er forbundet med insektmiddel motstand fenotyper i Anopheles gambiae mygg. Søknaden kan brukes online eller dataoverførte og anvendt lokal av noen. Den lokale program kan endres for å legge til nye insektmiddel motstand datasett generert fra flere omics plattformer. Denne veiledningen beskriver hvordan du legger til nye datasett og håndterer manglende data. Videre kan IR-TEx være helt og enkelt omkodet å bruke-omics datasett fra alle eksperimentelle data, noe som gjør det til en verdifull ressurs for mange forskere. Protokollen illustrerer nytten av IR-TEx i å identifisere nye insektmiddel motstand kandidater ved hjelp av den mikrosomale glutation glutamyltransferase, GSTMS1, som et eksempel. Denne transkripsjon er upregulated i flere pyrethroid resistente populasjoner fra Elfenbenskysten og Burkina Faso. Identifiseringen av co-korrelert transkripsjoner gir ytterligere innsikt i antatte roller av dette genet.
Evnen til å måle uttrykk for et stort antall transkripsjoner samtidig gjennom Microarray plattformer og RNAseq teknologi har resultert i generering av enorme datasett knytte transkripsjon uttrykk med en bestemt fenotype i både modell og ikke-modell organismer. Disse datasettene er en svært rik ressurs for forskere, kraften som kan økes ved å kombinere relevante sett i en stor dataintegrering tilnærming. Imidlertid er denne metodikken begrenset til de med spesielle bioinformatikk ferdigheter. Beskrevet her er et program, IR-TEx (tidligere utgitt av Ingham et al.1) som er skrevet i en R-pakke som heter Shiny2 og lar brukere med lite bioinformatikk trening for å integrere og forhøre disse datasettene med relativ letthet.
IR-TEx, funnet på http://www.lstmed.ac.uk/Projects/IR-TEx, ble skrevet for å utforske transkripsjoner forbundet med insektmiddel motstand i Anopheles gambiae, de store afrikanske malaria vektor1. Malaria er en parasitt sykdom forårsaket av Plasmodium arter, overføres mellom mennesker gjennom bitt av kvinnelige Anopheles mygg. Rettet mot mygg vektor med insektmidler har vist seg å være det mest effektive middel til å forebygge malaria-relaterte sykelighet og dødelighet i Afrika. Den oppskalering av verktøy (dvs. langvarig insecticidal garn) har også vært sentral i den dramatiske reduksjoner i malaria tilfeller siden 20003. Med et svært begrenset antall insektmidler tilgjengelig, det er sterke evolusjonære press på myggen, og motstanden er nå utbredt i afrikanske malaria vektorer4.
I tillegg er målområdet mutasjoner5 og metabolsk clearance av insektmidler6,7 fortsatt den primære studerte mekanismer for motstand, men andre potente resistente mekanismer er nå nye1. Mange av disse nye mekanismene har ikke tidligere vært forbundet med insektmiddel motstand, men har blitt oppdaget ved å søke etter felles mønstre av genuttrykk på tvers av flere resistente populasjoner ved hjelp av IR-TEx app og deretter funksjonelt validert av Genomics tilnærminger1.
Beskrevet her er en steg-for-steg tilnærming til bruk av IR-TEx, både på nettet og når installert lokalt. Protokollen beskriver hvordan nytt insektmiddel motstand datasett kan integreres i den eksisterende pakken og forklarer hvordan du skal operere med manglende data. Til slutt, den beskriver hvordan du bruker denne programvaren med andre-omics datasett som er relatert til insektmiddel motstand, og dermed kombinere data fra varierende-omics tilnærminger samtidig opererer med manglende verdier og normalisering slik at data er sammenlignbare.
Big data transcriptomics produserer lister over tusenvis av transkripsjoner som er differensielt uttrykt for hver eksperimentelle tilstand. Mange av disse eksperimentene er utført på beslektede organismer og fenotyper og er nesten utelukkende analysert som uavhengige eksperimenter. Bruk av disse rike datakilder ved å undersøke dataene helhetlig og uten teoretiske forutsetninger vil 1) føre til identifisering av ny kandidat transkripsjoner og 2) hindre forkaster av verdifulle data bare fordi det er for mye informasjon å validere in vivo1.
IR-TEx gir brukere en begrenset bioinformatikk bakgrunn med muligheten til enkelt å undersøke flere datasett, visualisere endringer i datasettene og laste ned den tilknyttede informasjonen1. Selv om IR-TEx ikke støtter søking etter mer enn én transkripsjon i hvert søk, kan brukerne undersøke de tilknyttede Fold_Changes. txt-filene ved hjelp av Excel, R eller andre aktuelle programmer. Videre nytte av IR-TEx stammer fra bruk av korrelasjon nettverk for å forutsi transkripsjon funksjon, input av hypotetiske proteiner eller transkripsjoner med ukjente funksjoner og bruk av nedstrøms programvare for å søke etter elementene1.
I eksempelet demonstrert i denne protokollen, er IR-TEx brukes i henhold til sin opprinnelige funksjon. Her tillater det utforskning av transkripsjoner forbundet med insektmiddel motstand og visualisering av fordelingen av over-og under-uttrykk gjennom kartlegging grafikk. Transkripsjoner av interesse er validert in vivo for å avgjøre om over-eller under-uttrykk for gitte transkripsjoner bidrar til en observert fenotype1 (f.eks. insektmiddel motstand). Det ble demonstrert her, som tidligere rapportert1, at et datasett kan brukes i en hypotese-drevet tilnærming for å identifisere transkripsjoner av interesse på et land-spesifikk basis. IR-TEx kan deretter brukes til 1) utforske uttrykk for transkripsjon og 2) kontekstualisere transkripsjon funksjon ved å bruke en parvis korrelasjon nettverk på tvers av alle transkripsjoner som finnes i hver-omics datasett. Her ble GSTMS1 vist å være co-korrelert med en rekke andre transkripsjoner innblandet i avgiftning. Disse dataene (sammen med knockdown av transkripsjon som resulterte i en betydelig økning i dødelighet etter insektmiddel eksponering) demonstrerer viktigheten av denne transkripsjon i xenobiotic oval clearance.
IR-TEx representerer en verdifull ressurs for å utforske insektmiddel resistens-relaterte transkripsjoner på nettet eller ved hjelp av lokale programmer. Denne protokollen demonstrerer hvordan du endrer IR-TEx for ulike omics plattformer, så vel som helt nye data. Guiden illustrerer hvordan du bruker IR-TEx til å integrere data fra omics plattformer og datasett med manglende informasjon, samt hvordan du Recode IR-TEx enkelt så det er nyttig for alle som undersøker transcriptomic datasett.
The authors have nothing to disclose.
Dette arbeidet ble finansiert av et MRC kompetanse utviklings fellesskap til V.I. (MR/R024839/1) og Royal Society Challenge Grant (CH160059) til HR
Laptop with browser | Any | – | – |
R Program | The R Project for Statistical Computing | – | https://www.r-project.org/ |
R Studio | R Studio | – | https://www.rstudio.com/ |