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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我々は、有用な議論のためのMPIMPに理研PSC博士とビョルンUsadelの教授斉藤和季に感謝します。 TTは、アレクサンダー·フォン·フンボルト財団から奨学金によってサポートされています。

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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>

利害の衝突が宣言されません。

トランスクリプトミクスとメタボロミクス技術は数年前から使用されていることを考えると、遺伝子アノテーションを支援メタボロミクスのためのデータ統合のプロセスは、一般的に未知の代謝産物を表す新たなピークの同定から始まる。この事実は、代謝物ピークの定量的な分散、またはそれらの生合成に関与すると考え、新規の候補遺伝子を評価することで次のステージへ導く。このプロトコルで説明されて戦略は、しかし、3つの主要な問題i）のピークアノテーションの難しさ、ⅱ）経路予測の複雑性、iii）の遺伝子発現データの遺伝子情報と品質の解像度を持っています。最初の問題に対処するために、ピークの注釈は、MS n分析、参照エキス、変異体の解析、代謝物データベース検索と文献調査からの情報を活用した標準化合物又はコンビナトリアルアプローチの共溶出（ 図2、12）で行われるべきである。 sのecond問題、経路の予測は、正しいピークアノテーションによって得ることができます。代謝産物の蓄積が関連遺伝子の遺伝子発現と相関する必要があるためしかし、組織特異性の代謝物プロファイリングにも、サポートのピーク注釈することができます。したがって、異なる組織や成長条件の組み合わせのプロファイルは、この第二の問題のために役立ちます。遺伝子情報の解決に関する第三の問題は、配列データの進行状況に依存します。ゲノムシーケンスの完了せずにモデル植物の場合には、他のモデル植物でオーソログ遺伝子を用いた共発現解析に便利です。アミノ酸配列の詳細なアラインメントを比較し、系統樹解析では、他の種にモデル生物を接続するためにサポートすることができます。 このプロトコルはすべての代謝に適しています。それも強力な転写Cの対象になる特徴は、中間および二次代謝の解析における最も効率的です。ontrol 1,5,11,16。いくつかの例では、共発現解析は、硫黄同化、β-酸化のための遺伝子、分岐鎖アミノ酸の分解、クロロフィルの破壊、およびリジン異化3、細胞壁代謝10,7とカスケード14に信号を送る光の中で実行することに成功しました。複合ゲノミクス、メタボロミクスと情報を介した遺伝子機能のアノテーションは転写因子の生合成遺伝子と直接レギュレータのためだけでなく、生理的なプロセスや応答を理解するためだけではありません（例えば図3 14を参照）。 モデル植物から作物種にこのアプローチを開発するために、植物種間での代謝の比較はいくつかの一般的な代謝の強力なアプローチです。たとえば、同じ化合物は、異なる植物種で検出された場合、いくつかのオーソログ遺伝子がこれらの植物種で発見され、オーソログ遺伝子を用いてクロス種の共発現解析は、STRONを提供することができますあなたの予測のgをサポートしています。 ：このアプローチは、植物種との共発現解析（6、プラネットでは、このような大麦、米、小麦、大豆などのほか重要な作物で、ポプラ、ウマゴヤシ、シロイヌナズナで行うことができ<a href="http://aranet.mpimp-golm.mpg.de/" target="_blank">http://aranet.mpimp-golm.mpg 。/ DE</a> 、、9、COP： <a href="http://webs2.kazusa.or.jp/kagiana/cop0911/" target="_blank">http://webs2.kazusa.or.jp/kagiana/cop0911/</a> 。の例を参照してください、15）。

<table border="1"><tbody><tr><td> 試薬の名前 </td><td> 会社 </td><td> カタログ番号 </td></tr><tr><td>蒸留水ULC / MS卒業生</td><td> BIOSOLVE </td><td> 23214102 </td></tr><tr><td>アセトニトリル（ACN）ULC / MSグレード</td><td> BIOSOLVE </td><td> 01204102 </td></tr><tr><td>メタノール（MeOH）ULC / MSグレード</td><td> BIOSOLVE </td><td> 13684102 </td></tr><tr><td>液体クロマトグラフィー用ギ酸（HCOOH）ULC / MSグレード</td><td> BIOSOLVE </td><td> 06914131 </td></tr><tr><td>標準化合物</td><td> EXTRASYNTHESE </td><td></td></tr><tr><td>リニアイオントラップ（IT）ESI-MSシステムフィニガン-LTQ </td><td>サーモフィニガン</td><td></td></tr><tr><td> HPLCシステムのサーベイ</td><td>サーモフィニガン</td><td></td></tr><tr><td> C18分析カラムのルナ（2）、2.0ミリメートルの直径150ミリメートルの長さは、100Åの細孔サイズと3mmの球状粒子</td><td> Phenomenex </td><td> 00F-4251-B0 </td></tr><tr><td> Xcaliburソフトウェア</td><td>サーモフィニガン</td><td></td></tr></tbody></table>

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

完全なゲノム配列が利用可能であり、このようなノックアウト変異体、野生のアクセッションおよび高度な繁殖個体群として生物資源の豊富されるモデル植物種の拡大を続ける数を考えると、遺伝子機能アノテーションのための上昇の負担があります。このプロトコルでは、結合された共発現遺伝子解析、メタボロミクスと情報を用いた植物遺伝子の機能注釈が（ 図1）提供されています。このアプローチは、メタボロミクスを介してターゲット化合物の同定と、特定の代謝過程に関与する非注釈付き遺伝子の同定可能性が高い可能にするために既知の関数のターゲット遺伝子を用いての理論に基づいています。戦略が楽であるこれらのどれにもかかわらず、順方向と逆遺伝学のアプローチによって生成された集団では、この情報を適用するための前方に置かれます。当然の結果では、このアプローチは、新しいまたは特定のSEを表す未知のピークを特徴付けるためのアプローチとして使用することができます現在植物の代謝を理解する上で重要な試験である限られた組織、植物種やストレス治療のcondary代謝物。

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

代謝を介したゲノム、共発現遺伝子の解析と標的化合物の同定の組み合わせは、遺伝子の機能アノテーションを付与します。

複合ゲノミクス、メタボロミクスと情報を介した植物遺伝子の機能注釈

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

Virus-induced Gene Silencing VIGS in Nicotiana benthamiana and Tomato

ウイルス誘導ジーンサイレンシング（VIGS）でタバコbenthamianaとトマト

RNA interference (RNAi) is a highly specific gene-silencing phenomenon triggered by dsRNA1. This silencing mechanism uses two major classes of RNA ...

Fluorescence Activated Cell Sorting of Plant Protoplasts

植物プロトプラストの蛍光活性化細胞選別

High-resolution, cell type-specific analysis of gene expression greatly enhances understanding of developmental regulation and responses to environmental ...

A &#946;-glucuronidase (GUS) Based Cell Death Assay

A ÃƒÅ½Ã‚Â²-glucuronidase GUS Based Cell Death Assay

β-グルクロニダーゼ（GUS）に基づく細胞死アッセイ

We have developed a novel transient plant expression system that simultaneously expresses the reporter gene, &beta;-glucuronidase (GUS), with putative ...

Agrobacterium-Mediated Virus-Induced Gene Silencing Assay In Cotton

コットンでアグロバクテリウムを介したウイルス誘発遺伝子サイレンシングアッセイ

Cotton (Gossypium hirsutum) is one of the most important crops worldwide. Considerable efforts have been made on molecular breeding of new varieties.  The ...

Combined Immunofluorescence and DNA FISH on 3D-preserved Interphase Nuclei to Study Changes in 3D Nuclear Organization

3D原子力組織の変化を研究するために3D保存状態間期核に組み合わさ免疫やDNA FISH

Fluorescent in situ hybridization using DNA probes  on 3-dimensionally preserved nuclei followed by 3D confocal microscopy (3D DNA  FISH) represents the ...

Visualizing Stromule Frequency with Fluorescence Microscopy

蛍光顕微鏡でストロミュール頻度を可視化

Stromules, or "stroma-filled tubules", are narrow, tubular extensions from the surface of the chloroplast that are universally observed in plant cells but ...

Split Green Fluorescent Protein System to Visualize Effectors Delivered from Bacteria During Infection

緑の蛍光蛋白質感染時に細菌から配信されるエフェクターを視覚化するシステムを分割します。

Bacteria, one of the most important causative agents of various plant diseases, secrete a set of effector proteins into the host plant cell to subvert the ...

High-Throughput Live Imaging of Microcolonies to Measure Heterogeneity in Growth and Gene Expression

成長と遺伝子発現の不均一性を測定するマイクロコロニーのハイスループットライブイメージング

Precise measurements of between- and within-strain heterogeneity in microbial growth rates are essential for understanding genetic and environmental ...

mirMachine: A One-Stop Shop for Plant miRNA Annotation

mirMachine:植物miRNAアノテーションのワンストップショップ

Of different types of noncoding RNAs, microRNAs (miRNAs) have arguably been in the spotlight over the last decade. As post-transcriptional regulators of ...

Determination of Tripartite Interaction between Two Monomers of a MADS-box Transcription Factor and a Calcium Sensor Protein by BiFC-FRET-FLIM Assay

BIFC-FRET-FLIMアッセイによるMADS型転写因子の2つのモノマーとカルシウムセンサタンパク質の三者間相互作用の測定

Protein-protein interactions are an integral part of all biological processes in the cells as they play a crucial role in regulating, maintaining, and ...