Gen ve dokuya özgü güçlendiricileri seçmek için web tabanlı bir iş akışı

Genlerin nasıl düzenlendiğini, doğru zamanda ve doğru yerde ifade edilmesini anlamak için kodlamayan genomun kodunu çözmekle ilgileniyoruz. Gelişmiş keşifleri tüm biyologlar için erişilebilir kılmak için web tabanlı genomik araçları kullanarak kullanıcı dostu protokoller geliştiriyoruz. Geliştiricilerin konumunu daraltmaya yardımcı olabilecek çok modlu verilerin geniş kullanılabilirliği ve bu verilere açık kaynaklı web arayüzleri aracılığıyla kolay erişim.

Bu, araştırmacıların programlama uzmanlığını gerektirmeden kapsamlı geliştirici tanımlamasına olanak tanır. Bu protokol, güçlendirici biyoloji geçmişi olmayan herkesin, ilgilenilen genler için güçlendiricileri almak üzere halka açık veri kümelerinde gezinmeye başlaması için bir temel sağlar. Vaka çalışması olarak kalp biyolojisinde tanınmış bir oyuncu olan TBX5'i kullanıyoruz.

İş akışımız, kalp gelişim mekanizmalarına ve konjenital kalp hastalığına ışık tutabilecek 21 güçlendirici belirledi. Biyologlar için ek kullanıcı dostu araçlar geliştirirken, protokolümüzü uzamsal genomik de dahil olmak üzere yeni veri kaynaklarıyla genişleteceğiz. Başlamak için Ensembl Genome Browser'ı açın.

İlgilenilen tür ve sürümle eşleşen genom derlemesini seçin. Arama alanına ilgilendiğiniz geni girin ve Git'e tıklayın.Sonuçlardan uygun Ensembl Gen Kimliğine tıklayın.Ardından Özet"bölümüne gidin ve ilgilenilen genin çevresindeki bölgeyi görselleştirmek için Ayrıntılı Bölge"bağlantısını tıklayın. Şimdi, Gene Legend izini kullanarak ilgilenilen geni çevreleyen iki geni arayın.

Bu genler, GENCODE izinden temel gen açıklamaları içinde birleştirilmiş Ensembl ve Havana açıklamalarını temsil eden görsel öğeler olarak görünür. Gen adlarının yanındaki büyüktür veya küçüktür işaretlerini gözlemleyerek ilgilenilen genin yönlülüğünü belirleyin. İmleci bu genler arasındaki intergenik bölge boyunca tıklayıp sürükleyin, ardından seçilen bölgeyi görüntülemek için açılır kutuda "Bölgeye Atla"yı tıklayın.

Parça görüntüleyicinin üst kısmındaki Ekle"veya Parçaları Kaldır"ı tıklayarak ekranı özelleştirin. Bölgenin daha iyi görselleştirilmesi için görünümü ayarlamak üzere yakınlaştırma ve gezinme kontrollerini kullanın. Ayrıntılı Bölge"sekme görüntüleyicisinde, kenar çubuğundaki Bu Sayfayı Yapılandır"ı tıklayın.

Bölge Görüntüsünü Yapılandır" kenar çubuğunda, Düzenleme altında, Hücre veya Dokuya Göre Aktivite'yi seçin. İstediğiniz dokuları bulmak ve seçmek için hücre veya doku arama çubuğunu kullanın veya çubuğun altındaki alfabetik dizini kullanın. Hücre veya Doku" seçeneğinin yanındaki "Deneyler" sekmesine tıklayın.

Geliştiriciler için bir işaretçi olarak H3K4me1 ve H3K27ac'yi ve destekleyiciler için bir işaretçi olarak H3K4me3'ü seçin ve Parça Ekranını Yapılandır'a tıklayın. Ardından, güçlendirici tespit bölgesi içinde H3K4me1 ile işaretlenmiş bölgeleri ve ilgilenilen genin yukarısında H3K4me3 ile işaretlenmiş bölgeleri görselleştirmek için İzleri Görüntüle"yi seçin. Tanımlanan algılama bölgesi içinde işaretlenen bölgelerin genomik koordinatlarını almak için H3K4me1 izindeki renkli görsel veya kutu öğelerine tıklayın.

Bu, elementin genomik konumunu baz çiftlerinde görüntüleyen Hists ve Pols açılır penceresini açar. Alternatif olarak, H3K4me1 veya H3K27ac izlerinin altındaki grafik tepe noktalarını çevrelemek için ize tıklayıp sürükleyerek her genomik özellik için ilgilenilen bölgeleri manuel olarak tanımlayın. Ardından genomik konum koordinatlarını bir metin dosyasına kopyalayın ve dosyayı BED formatında kaydedin.

4DN Veri Portalına erişin. Ana sayfada, ana yığılmış çubuğun Y ekseni olarak Deney Setleri"nin seçildiğinden, X ekseni olarak Deney Türü"nün seçildiğinden ve grafiğin organizmaya göre gruplandığından emin olun. X ekseni boyunca In Situ Hi-C çubuğunu bulun ve insan deney setlerini temsil eden kısma tıklayın.

Açılır pencerede, Gözat"düğmesine tıklayın ve kalp kası miyoblastlarını seçin"ve kalp organogenezi ile ilişkili ilgilendiğimiz genimiz TBX5'i seçin. İlgilenilen dokuya karşılık gelen ilgili biyonumunenin Başlık"sütunundaki bağlantıya tıklayın. Ardından, İşlenmiş Dosyalar" sekmesinde, Hi-C veri kümesini daha ayrıntılı incelemek için "Verileri Keşfet"e tıklayın.

İlgilenilen dokuda tanımlanan promotörün koordinatlarını girin ve bölgeyi yatay olarak işaretlemek için ısı haritasına sağ tıklayın. Bu çizgiler, promotör bölgesinin ısı haritası boyunca görsel olarak izlenmesini sağlar. Gerekirse, arama çubuğunun Y koordinatlarındaki üst ve alt sınırlar ilgilenilen bölgenin sınırlarıyla aynı hizaya gelene kadar görünümü dikey olarak sürükleyerek ayarlayın.

İstenmeyen çizgileri kaldırmak için çizgiye sağ tıklayın ve Yatay"veya Dikey Kural'ı seçin, ardından Seriyi Kapat'ı tıklayın. Minimum etkileşim değerlerine göre etkileşim eşiğini hesaplamak için deneysel olarak doğrulanmış tüm kontrol geliştiricilerin koordinatlarını girin. Önceden hazırlanmış görünümü kullanarak literatürdeki üç kontrol geliştiriciyi Ensembl'den promotör bölgesinin yanında görüntüleyin.

Ardından, ısı haritası matrisinin sağ tarafındaki renk anahtarıyla gösterildiği gibi sıfır olmayan en düşük etkileşim puanını seçerek bu kontrol artırıcıları kullanarak promotör artırıcı eşiğini tanımlayın. H3K4me1 ile ilişkili tüm güçlendirici bölgelerin genomik koordinatlarını girin ve Hi-C ısı haritasında dikey olarak işaretleyin. H3K4me3 ile işaretlenmiş bölgelerin etkileşim puanlarını etkileşim eşiğiyle karşılaştırarak zayıf etkileşimli bölgeleri filtreleyin.

Isı haritasında daha konsantre veya daha koyu sinyaller olarak görünen bu eşiğin üzerindeki etkileşim frekanslarını gösteren genomik koordinatları seçin ve bunları BED formatında kaydedin. VISTA Kardiyak Güçlendirici Tarayıcısında tanımlanan dört kardiyak güçlendiriciden üçü, HS2329, mm1282 ve mm370, web tabanlı güçlendirici algılama protokolü tarafından tahmin edilen bölgelerle örtüşmüştür. Enhancer Two, hem geliştirici algılama protokolü tarafından tahmin edilen bir bölge hem de deneysel olarak doğrulanmış bir geliştirici ile örtüştü.

Enhancer 16, hem tahmin edilen arttırıcı bölgelerle hem de önceki deneysel verilerle örtüşme gösterdi. Enhancer Nine, boru hattından tahmin edilen herhangi bir güçlendiriciyle örtüşmedi ancak kısmi H3K4me1 sinyal zenginleştirmesi gösterdi.