Name: annotation of plant gene function via combined genomics, metabolomics and informatics
Uploaded: 2012-06-17T14:00:00
Duration: 8 min 9 s
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हम आरआईकेईएन पीएससी और डॉ. Bjoern Usadel के में उपयोगी विचार - विमर्श के लिए MPIMP में प्रो Kazuki Saito धन्यवाद. टीटी अलेक्जेंडर वॉन हम्बोल्ट नींव से एक फैलोशिप द्वारा समर्थित है.

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	<li>Aharoni, A., Keizer, L. C. P., Bouwmeester, H. J., Sun, Z. K., Alvarez-Huerta, M., Verhoeven, H. A., Blaas, J., van Houwelingen, A., De Vos, R. C. H., van der Voet, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SAAT+gene+involved+in+strawberry+flavor+biogenesis+by+use+of+DNA+microarrays.">SAAT gene involved in strawberry flavor biogenesis by use of DNA microarrays.</a> Plant Cell. 12, 647-661 (2000).</li><li>Akiyama, K., Chikayama, E., Yuasa, H., Shimada, Y., Tohge, T., Shinozaki, K., Hirai, M. Y., Sakurai, T., Kikuchi, J., Saito, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PRIMe:+a+Web+site+that+assembles+tools+for+metabolomics+and+transcriptomics.">PRIMe: a Web site that assembles tools for metabolomics and transcriptomics.</a> In Silico Biol. 8, 339-345 (2008).</li><li>Araujo, W. L., Ishizaki, K., Nunes-Nesi, A., Larson, T. R., Tohge, T., Krahnert, I., Witt, S., Obata, T., Schauer, N., Graham, I. A., Leaver, C. J., Fernie, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+the+2-Hydroxyglutarate+and+Isovaleryl-CoA+Dehydrogenases+as+Alternative+Electron+Donors+Linking+Lysine+Catabolism+to+the+Electron+Transport+Chain+of+Arabidopsis+Mitochondria.">Identification of the 2-Hydroxyglutarate and Isovaleryl-CoA Dehydrogenases as Alternative Electron Donors Linking Lysine Catabolism to the Electron Transport Chain of Arabidopsis Mitochondria.</a> Plant Cell. 22, 1549-1563 (2010).</li><li>De Vos, R. C. H., Moco, S., Lommen, A., Keurentjes, J. J. B., Bino, R. J., Hall, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Untargeted+large-scale+plant+metabolomics+using+liquid+chromatography+coupled+to+mass+spectrometry.">Untargeted large-scale plant metabolomics using liquid chromatography coupled to mass spectrometry.</a> Nat. Protoc. 2, (2007).</li><li>Hirai, M. Y., Sugiyama, K., Sawada, Y., Tohge, T., Obayashi, T., Suzuki, A., Araki, R., Sakurai, N., Suzuki, H., Aoki, K., Goda, H., Nishizawa, O. I., Shibata, D., Saito, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Omics-based+identification+of+Arabidopsis+Myb+transcription+factors+regulating+aliphatic+glucosinolate+biosynthesis.">Omics-based identification of Arabidopsis Myb transcription factors regulating aliphatic glucosinolate biosynthesis.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 104, 6478-6483 (2007).</li><li>Mutwil, M., Klie, S., Tohge, T., Giorgi, F. M., Wilkins, O., Campbell, M. M., Fernie, A. R., Usadel, B., Nikoloski, Z., Persson, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PlaNet:+Combined+Sequence+and+Expression+Comparisons+across+Plant+Networks+Derived+from+Seven+Species.">PlaNet: Combined Sequence and Expression Comparisons across Plant Networks Derived from Seven Species.</a> Plant Cell. 23, 895-910 (2011).</li><li>Mutwil, M., Ruprecht, C., Giorgi, F. M., Bringmann, M., Usadel, B., Persson, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcriptional+Wiring+of+Cell+Wall-Related+Genes+in+Arabidopsis.">Transcriptional Wiring of Cell Wall-Related Genes in Arabidopsis.</a> Molecular Plant. 2, 1015-1024 (2009).</li><li>Obayashi, T., Kinoshita, K., Nakai, K., Shibaoka, M., Hayashi, S., Saeki, M., Shibata, D., Saito, K., Ohta, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ATTED-II:+a+database+of+co-expressed+genes+and+cis+elements+for+identifying+co-regulated+gene+groups+in+Arabidopsis.">ATTED-II: a database of co-expressed genes and cis elements for identifying co-regulated gene groups in Arabidopsis.</a> Nucleic Acids Research. 35, D863-D869 (2007).</li><li>Ogata, Y., Suzuki, H., Sakurai, N., Shibata, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CoP:+a+database+for+characterizing+co-expressed+gene+modules+with+biological+information+in+plants.">CoP: a database for characterizing co-expressed gene modules with biological information in plants.</a> Bioinformatics. 26, 1267-1268 (2010).</li><li>Persson, S., Wei, H. R., Milne, J., Page, G. P., Somerville, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+genes+required+for+cellulose+synthesis+by+regression+analysis+of+public+microarray+data+sets.">Identification of genes required for cellulose synthesis by regression analysis of public microarray data sets.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 102, 8633-8638 (2005).</li><li>Tohge, T., Yonekura-Sakakibara, K., Niida, R., Watanabe-Takahashi, A., Saito, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phytochemical+genomics+in+Arabidopsis+thaliana:+A+case+study+for+functional+identification+of+flavonoid+biosynthesis+genes.">Phytochemical genomics in Arabidopsis thaliana: A case study for functional identification of flavonoid biosynthesis genes.</a> Pure and Applied Chemistry. 79, 811-823 (2007).</li><li>Tohge, T., Fernie, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Web-based+resources+for+mass-spectrometry-based+metabolomics:+A+user's+guide.">Web-based resources for mass-spectrometry-based metabolomics: A user's guide.</a> Phytochemistry. 70, 450-456 (2009).</li><li>Tohge, T., Fernie, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combining+genetic+diversity,+informatics+and+metabolomics+to+facilitate+annotation+of+plant+gene+function.">Combining genetic diversity, informatics and metabolomics to facilitate annotation of plant gene function.</a> Nature Protocols. 5, 1210-1227 (2010).</li><li>Tohge, T., Kusano, M., Fukushima, A., Saito, K., Fernie, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcriptional+and+metabolic+programs+following+exposure+of+plants+to+UV-B+irradiation.">Transcriptional and metabolic programs following exposure of plants to UV-B irradiation.</a> Plant Signal Behav. 6, (2011).</li><li>Tohge, T., Ramos, M. S., Nunes-Nesi, A., Mutwil, M., Giavalisco, P., Steinhauser, D., Schellenberg, M., Willmitzer, L., Persson, S., Martinoia, E., Fernie, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+the+storage+metabolome:+profiling+the+barley+vacuole.">Towards the storage metabolome: profiling the barley vacuole.</a> Plant Physiol. , (2011).</li><li>Yonekura-Sakakibara, K., Tohge, T., Matsuda, F., Nakabayashi, R., Takayama, H., Niida, R., Watanabe-Takahashi, A., Inoue, E., Saito, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comprehensive+flavonol+profiling+and+transcriptome+coexpression+analysis+leading+to+decoding+gene-metabolite+correlations+in+Arabidopsis.">Comprehensive flavonol profiling and transcriptome coexpression analysis leading to decoding gene-metabolite correlations in Arabidopsis.</a> Plant Cell. 20, 2160-2176 (2008).</li></ol>

ब्याज की कोई संघर्ष की घोषणा की.

यह देखते हुए कि transcriptomics और metabolomics प्रौद्योगिकियों के कई वर्षों के लिए इस्तेमाल किया गया, जीन एनोटेशन metabolomics सहायता के लिए डेटा एकीकरण की प्रक्रिया आम तौर पर एक उपन्यास एक अज्ञात metabolite का प्रतिनिधित्व शिखर की पहचान के साथ शुरू होता है. इस तथ्य है जो metabolite का चोटियों में मात्रात्मक विचरण या उपन्यास उम्मीदवार जीन उनके biosynthesis के लिए जिम्मेदार होगा सोचा मूल्यांकन अगले चरण की ओर जाता है. इस प्रोटोकॉल में वर्णित रणनीति है, तथापि, तीन प्रमुख मैं समस्याओं) चोटी टिप्पणी की कठिनाई, द्वितीय) मार्ग भविष्यवाणी की जटिलता, iii) जीन और जीन अभिव्यक्ति डेटा की जानकारी की गुणवत्ता का संकल्प है. पहली समस्या का मुकाबला करने के लिए, शिखर एनोटेशन मानक यौगिकों या एमएस n विश्लेषण, संदर्भ निकालने, उत्परिवर्ती विश्लेषण, metabolite, डेटाबेस खोज और साहित्य सर्वेक्षण (चित्रा 2, 12) से मिश्रित दृष्टिकोण का उपयोग जानकारी के सह क्षालन के साथ बाहर किया जाना चाहिए. एस के लिएecond समस्या, मार्ग भविष्यवाणी ही सही शिखर एनोटेशन के द्वारा प्राप्त किया जा सकता है. हालांकि, ऊतक विशिष्टता के metabolite का रूपरेखा भी समर्थन शिखर एनोटेशन, क्योंकि metabolite का संचय संबंधित जीन जीन अभिव्यक्ति के साथ सहसंबद्ध किया जाना चाहिए कर सकते हैं. इसलिए विभिन्न ऊतकों और विकास की स्थिति के संयोजन प्रोफाइल यह दूसरी समस्या के लिए उपयोगी हो सकता है. तीसरे जीन जानकारी के संकल्प के विषय में समस्या अनुक्रम डेटा की प्रगति पर निर्भर करता है. जीनोम अनुक्रम के पूरा होने के बिना मॉडल संयंत्र के मामले में सह अभिव्यक्ति अन्य मॉडल पौधों में orthologous जीन विश्लेषण का उपयोग उपयोगी है. विस्तृत संरेखण और अमीनो एसिड अनुक्रम की तुलना वंशावली पेड़ विश्लेषण के लिए अन्य प्रजातियों के लिए मॉडल जीवों को जोड़ने का समर्थन कर सकते हैं. इस प्रोटोकॉल सभी metabolisms के लिए उपयुक्त है. यह जो अच्छी तरह से मजबूत transcriptional ग के अधीन होने की विशेषता है मध्यवर्ती और माध्यमिक metabolisms का विश्लेषण में सबसे अधिक कुशल है1,5,11,16 ontrol. कुछ उदाहरणों, सह अभिव्यक्ति का विश्लेषण के सल्फर आत्मसात में प्रदर्शन किया जा सफल, β ऑक्सीकरण, branched श्रृंखला एमिनो एसिड गिरावट, क्लोरोफिल टूटने, और lysine 3 अपचय के लिए जीन, कोशिका दीवार चयापचय 10,7 और 14 झरना संकेत प्रकाश. संयुक्त जीनोमिक्स, metabolomics और सूचना के माध्यम से जीन समारोह की व्याख्या न केवल biosynthetic और प्रतिलेखन कारक के प्रत्यक्ष नियामक जीन के लिए, लेकिन यह भी शारीरिक प्रक्रिया और प्रतिक्रिया को समझने के लिए है (उदाहरण के लिए चित्रा 3 14. देखें). मॉडल पौधों से फसल प्रजातियों के लिए इस दृष्टिकोण को विकसित करने के लिए, संयंत्र प्रजातियों भर के चयापचय तुलना कुछ सामान्य metabolisms में शक्तिशाली दृष्टिकोण है. उदाहरण के लिए, अगर एक ही परिसर में विभिन्न प्रजातियों के पौधे में पाया जाता है, और कुछ orthologous जीन इन प्रजातियों के पौधे में पाए जाते हैं, पार प्रजातियों सह अभिव्यक्ति के orthologous जीन विश्लेषण का उपयोग stron प्रदान कर सकते हैंअपनी भविष्यवाणी के लिए जी का समर्थन करते हैं. इस दृष्टिकोण Arabidopsis में प्रदर्शन किया जा सकता है, इसके अलावा में चिनार, Medicago, जौ, चावल, गेहूं, और संयंत्र प्रजातियों में से सह अभिव्यक्ति विश्लेषण (6, ग्रह द्वारा सोयाबीन, जैसे महत्वपूर्ण फसलें हैं: <a href="http://aranet.mpimp-golm.mpg.de/" target="_blank">http://aranet.mpimp-golm.mpg</a> , <a href="http://aranet.mpimp-golm.mpg.de/" target="_blank">डी.</a> , <a href="http://aranet.mpimp-golm.mpg.de/" target="_blank">/</a> 9, COP: <a href="http://webs2.kazusa.or.jp/kagiana/cop0911/" target="_blank">http://webs2.kazusa.or.jp/kagiana/cop0911/</a> , एक 15, उदाहरण देखें).

<table border="1"><tbody><tr><td> अभिकर्मक का नाम </td><td> कंपनी </td><td> सूचीपत्र संख्या </td></tr><tr><td> आसुत पानी ULC / एमएस स्नातक </td><td> BIOSOLVE </td><td> 23214102 </td></tr><tr><td> Acetonitrile ULC (ACN) / एमएस ग्रेड </td><td> BIOSOLVE </td><td> 01204102 </td></tr><tr><td> मेथनॉल (ओह) ULC / एमएस ग्रेड </td><td> BIOSOLVE </td><td> 13684102 </td></tr><tr><td> चींटी एसिड (HCOOH) तरल क्रोमैटोग्राफी के लिए ग्रेड / ULC एमएस </td><td> BIOSOLVE </td><td> 06914131 </td></tr><tr><td> मानक यौगिकों </td><td> EXTRASYNTHESE </td><td></td></tr><tr><td> रैखिक आयन (आईटी) जाल ईएसआई एमएस प्रणाली FINNIGAN-LTQ </td><td> थर्मो Finnigan </td><td></td></tr><tr><td> HPLC प्रणाली सर्वेयर </td><td> थर्मो Finnigan </td><td></td></tr><tr><td> विश्लेषणात्मक स्तंभ C18 लूना (2), 2.0 मिमी व्यास, 150 मिमी लंबाई, 100 एक ध्यान में लीन होनाआकार और 3 मिमी के कणों गोलाकार </td><td> Phenomenex </td><td> 00F-4251-B0 </td></tr><tr><td> Xcalibur सॉफ्टवेयर </td><td> थर्मो Finnigan </td><td></td></tr></tbody></table>

annotation of plant gene function via combined genomics, metabolomics and informatics

मॉडल संयंत्र प्रजातियों के लिए जो पूरा जीनोम अनुक्रम उपलब्ध हैं और जैव - पीटकर म्यूटेंट, जंगली accessions और उन्नत प्रजनन आबादी के रूप में संसाधनों की प्रचुरता के कभी विस्तार संख्या को देखते हुए, वहाँ जीन कार्यात्मक एनोटेशन के लिए एक बढ़ती बोझ है. इस प्रोटोकॉल में, संयंत्र जीन संयुक्त सह अभिव्यक्ति जीन विश्लेषण का उपयोग कर समारोह का एनोटेशन, metabolomics और सूचना (चित्रा 1) प्रदान की जाती है. इस दृष्टिकोण का उपयोग करने के लिए जाना जाता है समारोह के लक्ष्य जीन गैर एनोटेट जीन की पहचान के लिए एक निश्चित चयापचय की प्रक्रिया में शामिल metabolomics के माध्यम से लक्ष्य यौगिकों की पहचान के साथ, की संभावना की अनुमति के सिद्धांत पर आधारित है. रणनीतियाँ आगे इनमें से कोई भी के बावजूद दोनों आगे और रिवर्स आनुवंशिकी दृष्टिकोण से उत्पन्न आबादी पर इस जानकारी को लागू करने के लिए डाल रहे हैं सरल कर रहे हैं. इस दृष्टिकोण के परिणाम से भी एक दृष्टिकोण के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है अज्ञात नई या विशिष्ट से प्रतिनिधित्व चोटियों विशेषताएँसीमित ऊतकों, प्रजातियों के पौधे या तनाव इलाज है, जो वर्तमान में संयंत्र चयापचय को समझने के लिए महत्वपूर्ण परीक्षण में condary चयापचयों.

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Annotation of Plant Gene Function via Combined Genomics, Metabolomics and Informatics

जीनोमिक्स, सह अभिव्यक्ति जीन विश्लेषण और लक्ष्य यौगिकों की पहचान की चयापचय के माध्यम से संयोजन जीन कार्यात्मक टिप्पणी दे.

संयंत्र जीन समारोह की संयुक्त जीनोमिक्स, Metabolomics और सूचना के माध्यम से व्याख्या

Given the ever expanding number of model plant species for which complete genome sequences are available and the abundance of bio-resources such as ...

Research

JoVE Journal

Biology

Virus-induced Gene Silencing (VIGS) in Nicotiana benthamiana and Tomato

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