Method Article

R Kullanarak MiRNA-Seq Veri İşleme ve Biyoinformatik Analizi için Doğrulanmış Bir İş Akışı

DOI:

10.3791/68760

⸱

October 24th, 2025

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Nephrology, 905th Hospital of PLA Navy, Naval Medical University, 2Department of Nephrology, Naval Medical Center of PLA, Naval Medical University, 3Department of Nephrology, Gongli Hospital of Shanghai Pudong New Area, 4Department of Nephrology, Shanghai Changzheng Hospital, Second Affiliated Hospital of Naval Medical University (Second Military Medical University), 5Department of Cellular Biology and Anatomy, Medical College of Georgia at Augusta University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Burada, R kullanarak miRNA-Seq verilerini analiz etmek için bir protokol sunuyoruz. İş akışı, araştırmacılara miRNA tarafından düzenlenen ağları ve bunların çeşitli biyolojik ve klinik sorulardaki önemini keşfetme gücü verir. Bu çalışma, miRNA biyoinformatiği alanında hem acemi hem de deneyimli araştırmacılar için pratik bir rehber görevi görmeyi amaçlamaktadır.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

MikroRNA'lar (miRNA'lar), çok çeşitli fizyolojik ve patolojik süreçleri etkileyen kritik transkripsiyon sonrası düzenleyicilerdir. Yüksek verimli dizileme teknolojilerinin gelişmesiyle birlikte miRNA-Seq, miRNA ekspresyon modellerinin profilini çıkarmak için güçlü bir araç olarak ortaya çıkmıştır. Ancak bu tür verilerin güvenilir bir şekilde yorumlanması, standartlaştırılmış ve tekrarlanabilir bir analiz hattı gerektirir. Burada, R kullanarak miRNA-Seq veri işleme ve biyoinformatik analizi için doğrulanmış bir iş akışı sunuyoruz. Bu protokol, ham veri ön işleme, kalite kontrol, hizalama, niceleme, normalleştirme, diferansiyel ifade analizi, hedef tahmini, işlevsel zenginleştirme ve düzenleyici ağ oluşturma dahil olmak üzere tüm temel adımları kapsar. Esneklik ve şeffaflık için tasarlanan iş akışı, yaygın olarak benimsenen R paketlerini entegre eder ve türe özgü açıklamaları ve modüler özelleştirmeyi destekler. Ek olarak kullanıcılar, seçilmiş veritabanlarından ve Cytoscape gibi görselleştirme araçlarından yararlanarak aşağı yönlü biyolojik yorumlama yapmaya yönlendirilir. Bu protokol yalnızca sağlam istatistiksel analizleri desteklemekle kalmaz, aynı zamanda miRNA-mRNA etkileşimleri ve bunların hastalık mekanizmalarındaki rolleri hakkında anlamlı bilgiler sağlar. Özellikle miRNA biyobelirteç keşfi, hastalık modellemesi veya bütünleştirici multi-omik çalışmaları yürüten hem acemi hem de deneyimli araştırmacılar için çok uygundur.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

MikroRNA'lar (miRNA'lar), transkripsiyon sonrası aşama1'de hareket ederek gen ekspresyonunu önemli ölçüde etkileyen kısa, kodlamayan RNA molekülleridir. Tipik olarak, hedef haberci RNA'ların (mRNA'lar) 3' çevrilmemiş bölgelerindeki (UTR'ler) tamamlayıcı dizilere bağlanarak işlev görürler ve mRNA bozulmasına veya translasyonel baskılamaya yol açarlar1. Son yirmi yılda, miRNA'lar, hücre proliferasyonu, farklılaşması, apoptoz, bağışıklık tepkileri ve organ gelişimi dahil olmak üzere çeşitli biyolojik süreçlerin merkezi düzenleyicileri olarak giderek daha fazla kabul edilmektedir

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

NOT: Yazılım bağlantıları olan malzemeler, Malzeme Tablosunda listelenmiştir.

1. RNA örneklerini ve dizi kütüphanelerini hazırlayın

NOT: Bu hesaplama iş akışının dışında RNA ekstraksiyonu ve dizilimi gerçekleştirin. miRNA dizileme verilerini analiz etmenin birden fazla yolu vardır. Bu bölüm bir pratiğin bağlamını sağlar.

  1. Toplam RNA'yı çıkarın: Küçük RNA izolasyonu için optimize edilmiş bir kit (örneğin, miRNA izolasyon kiti) kullanarak biyolojik örneklerden toplam RNA'yı çıkarın. Üreticinin protokolünü dikkatle izleyin. Bozulmayı en a....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

MikroRNA ekspresyon matrisini GSE133530'dan indirdik ve doğrudan diferansiyel ekspresyon analizi yaptık. Ek Dosya 1'deki veri kümesi için örnek bir analitik R betiği sağladık. Veri seti, farklı boyutlarda 16 böbrek kisti üzerinde global miRNA profili oluşturdu (minimal kistler: 1-5 mL'den az, n = 10; orta kistler: 10-25 mL arası, n = 4; büyük kistler: 50 mL'den büyük, n = 4) ve minimal kistik doku (MCT, n = 7, 1 kopya dahil) dört PKD1 polikistik böbrekten. Ayrıca izole re.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

miRNA-Seq verilerinin analizi, okumaların küçük boyutu ve fazlalığı nedeniyle farklı zorluklar ortaya çıkarır ve bu da sıkı kalite kontrolünü ve ön işlemeyi kritik hale getirir. İş akışındaki en önemli adımlardan biri adaptör düzeltmedir. miRNA'lar yaklaşık 22 nükleotid uzunluğunda olduğundan, adaptör dizileri, uygun şekilde çıkarılmazsa okumalara kolayca hakim olabilir. Doğru kırpma yapılmaması, yanlış hizalamaya ve yanlış pozitif okumaların şişmesine neden olabilir. Benzer şekilde, har.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması beyan etmemektedir.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu projeyi destekleyen finansman kuruluşlarına ve işbirlikçilerine teşekkür ederiz. Şangay Bilimsel ve teknolojik yenilik eylem planı (22Y11905500, 24142201800), PLA Donanma No.905 Hastanesi Kurumsal Projesi (2024Q021), Changning Bölge Sağlık Komitesi Gençlik Araştırma Projesi (2024QN29) ve Deniz Tıp Üniversitesi Araştırma Projesi (2024QN040).

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Agilent-021827 İnsan miRNA MikrodizisiGilent/İnsan örneklerinin mikroRNA'larının profilini çıkarmak için ticari bir dizi
PapyonJohns Hopkins Üniversitesihttp://bowtie-bio.sourceforge.net/index.shtmlSıralama okumalarını uzun referans dizilerine hizalamak için bir yazılım aracı
clusterProfiler (R paketi)Biyoiletkenhttps://bioconductor.org/packages/clusterProfiler/İşlevsel zenginleştirme analizi ve yüksek verimli biyolojik verilerin görselleştirilmesi için tasarlanmış bir R paketi.
Kesim uyarlamasıAçık Kaynakhttps://cutadapt.readthedocs.ioBağdaştırıcı dizilerini, primerleri, poli-A kuyruklarını ve diğer istenmeyen parçaları yüksek verimli sıralama okumalarından kaldıran bir komut satırı aracı.
Hücre manzarasıCytoscape Konsorsiyumuhttps://cytoscape.org/Karmaşık biyolojik ağların görselleştirilmesi ve analizi için tasarlanmış açık kaynaklı bir yazılım platformu.
DESeq2 (R paketi)Biyoiletkenhttps://bioconductor.org/packages/DESeq2/Sayım verilerinin diferansiyel gen ekspresyonu analizi için tasarlanmış bir R paketi
Geliştirilmiş Volkan (R paketi)Biyoiletkenhttps://bioconductor.org/packages/EnhancedVolcano/  Yayın kalitesinde yanardağ grafikleri oluşturmak için tasarlanmış bir R paketi.
Hızlı Kalite KontrolBabraham Biyoinformatikhttps://www.bioinformatics.babraham.ac.uk/projects/fastqc/Yüksek verimli sıralama verileri için açık kaynaklı bir kalite kontrol aracı.
featureCountsAlt Okuma / Kaynak Forgehttp://subread.sourceforge.net/Genomik özelliklerle eşlenen okumaları saymak için kullanılan bir program
HTSeq-countPython Paketihttps://htseq.readthedocs.ioKaç tane hizalanmış yüksek verimli dizileme okumasının genler veya ekzonlar gibi genomik özelliklerle örtüştüğünü sayan bir komut satırı aracı. Ben
Illumina Human v2 MicroRNA ekspresyon boncuk çipiIllumina /İnsan örneklerinin mikroRNA'larının profilini çıkarmak için ticari bir dizi
multiMiR (R paketi)Biyoiletkenhttps://bioconductor.org/packages/multiMiR/Tahmin edilen ve deneysel olarak doğrulanmış mikroRNA'nın en büyük entegre koleksiyonunu sağlayan bir R paketi– etkileşimleri, hastalıklar ve ilaçlarla olan ilişkileriyle birlikte hedefleyin.
Org. Hs.eg.db (R paketi)Biyoiletkenhttps://bioconductor.org/packages/org.Hs.eg.db/İnsan (Homo sapiens) genomik araştırmaları için tasarlanmış bir açıklama paketi.
R YazılımR Projesihttps://www.r-project.org/İstatistiksel Hesaplama için Açık Kaynaklı Bir Proje
RstüdyoPBC'yi Konumlandır/Entegre bir geliştirme ortamı, R ve Python ile daha üretken olmaya yardımcı olur
SAMtoolsAçık Kaynakhttp://www.htslib.org/Yeni nesil dizileme (NGS) verilerini işlemek için bir yazılım paketi.

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Hsu, P. W., et al. miRNAMap: genomic maps of microRNA genes and their target genes in mammalian genomes. Nucleic Acids Res. 34 (Database issue), D135-D139 (2006).
  2. Fragiadaki, M. Lessons from....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

MiRNA SeqMiRNA ExpressionData ProcessingBioinformatics AnalysisDifferential ExpressionTarget PredictionFunctional EnrichmentRegulatory NetworkR PackagesCytoscape Visualization

Related Articles