Name: pattern-based search of epigenomic data using genemo
Uploaded: 2017-10-08T13:00:00
Duration: 6 min 38 s
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यह काम NHGRI से niched, R01HG008135 से DP1HD087990 सहित NIH अनुदान द्वारा समर्थित किया गया था । हम बहुमूल्य प्रतिक्रिया के लिए Zhong लैब के सदस्यों को धंयवाद ।
लेखक योगदान: X.C. और A.T.Z. नए इंटरफेस और सुविधाओं कोडिंग द्वारा GeNemo अद्यतन; A.T.Z. में घर नमूना वीडियो का उत्पादन किया; A.T.Z., एक्स. सी और S.Z. ने पेपर लिखे ।

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	<li>The ENCODE Project Consortium. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+integrated+encyclopedia+of+DNA+elements+in+the+human+genome.">An integrated encyclopedia of DNA elements in the human genome.</a> Nature. 489, 57-74 (2012).</li><li>Barski, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Resolution+Profiling+of+Histone+Methylations+in+the+Human+Genome.">High-Resolution Profiling of Histone Methylations in the Human Genome.</a> Cell. 129 (4), 823-837 (2007).</li><li>Meaney, M. J., Ferguson-Smith, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epigenetic+regulation+of+the+neural+transcriptome:+the+meaning+of+the+marks.">Epigenetic regulation of the neural transcriptome: the meaning of the marks.</a> Nature Neuroscience. 13, 1313-1318 (2010).</li><li>Roh, T. -. Y., Cuddapah, S., Cui, K., Zhao, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+genomic+landscape+of+histone+modifications+in+human+T+cells.">The genomic landscape of histone modifications in human T cells.</a> PNAS. 103 (43), 15782-15787 (2006).</li><li>Zhang, Y., Cao, X., Zhong, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=GeNemo:+a+search+engine+for+web-based+functional+genomic+data.">GeNemo: a search engine for web-based functional genomic data.</a> Nucleic Acids Res. 44, W122-W127 (2016).</li><li>Fujita, P. A., Rhead, B., Zweig, A. S., Hinrichs, A. S., Karolchik, D., Cline, M. S., Goldman, M., Barber, G. P., Clawson, H., Coelho, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+UCSC+Genome+Browser+database:+update+2011.">The UCSC Genome Browser database: update 2011.</a> Nucleic Acids Res. 39, 876-882 (2011).</li><li>Neph, S., Vierstra, J., Stergachis, A. B., Reynolds, A. P., Haugen, E., Vernot, B., Thurman, R. E., John, S., Sandstrom, R., Johnson, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+expansive+human+regulatory+lexicon+encoded+in+transcription+factor+footprints.">An expansive human regulatory lexicon encoded in transcription factor footprints.</a> Nature. 489, 83-90 (2012).</li><li>Sarda, S., Hannenhalli, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Next-generation+sequencing+and+epigenomics+research:+a+hammer+in+search+of+nails.">Next-generation sequencing and epigenomics research: a hammer in search of nails.</a> Genomics Inform. 12 (1), 2-11 (2014).</li><li>Storre, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silencing+of+the+Meiotic+Genes+SMC1&#946;+and+STAG3+in+Somatic+Cells+by+E2F6.">Silencing of the Meiotic Genes SMC1&#946; and STAG3 in Somatic Cells by E2F6.</a> J Biol Chem. 280, 41380-41386 (2005).</li><li>Liu, B., Shats, I., Angus, S. P., Gatza, M. L., Nevins, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interaction+of+E2F7+Transcription+Factor+with+E2F1+and+C-terminal-binding+Protein+(CtBP)+Provides+a+Mechanism+for+E2F7-dependent+Transcription+Repression.">Interaction of E2F7 Transcription Factor with E2F1 and C-terminal-binding Protein (CtBP) Provides a Mechanism for E2F7-dependent Transcription Repression.</a> J Biol Chem. 288, 24581-24589 (2013).</li></ol>

लेखकों की कोई होड़ वित्तीय हितों का खुलासा नहीं है.

epigenome की एक पूरी तरह से समझ के लिए नई जैविक अंतर्दृष्टि8प्रदान करने में मानव जीनोम अनुक्रमण की पूरी क्षमता प्राप्त करने की आवश्यकता है । वर्तमान में केवल अपने डेटा वर्णन और शीर्षक (जैसे, मेटाडेटा)1द्वारा ऑनलाइन epigenomic डेटासेट खोज करने के तरीके हैं. यह गंभीर रूप से एक खोज के प्रकार सीमा epigenomic डेटा के साथ कर सकते हैं । epigenomic डेटा के लिए प्रतिमान आधारित खोज उपकरण विभिंन epigenomic चिह्नों के बीच संबंध तलाशने के लिए आवश्यक हैं, जो नई जैविक अंतर्दृष्टि को जंम दे सकते हैं । GeNemo, जो डेटा और नहीं मेटाडाटा की सामग्री द्वारा खोजों, अपनी तरह की पहली सेवा है एक उपयोगकर्ता के साथ सांकेतिक शब्दों में बदलना डेटाबेस के रूप में प्रकाशित खजाने से epigenomic डेटा में पैटर्न की तुलना-उत्पंन या डाउनलोड किया गया डेटासेट5। यह एक epigenomic खोज उपकरण की उपलब्धता की शुरुआत है कि व्यापक रूप से बस के रूप में दुनिया भर के शोधकर्ताओं के लिए सुलभ है पाठ आधारित अनुक्रम खोज उपकरण के 1990 के दशक में व्यापक रूप से उपलब्ध हो गया निशान । वर्तमान में, GeNemo के अलावा अन्य epigenomic डेटा के लिए प्रतिमान आधारित ऑनलाइन खोज उपकरण के लिए कोई विकल्प नहीं हैं ।
GeNemo का उपयोग कर के एक संभावित उदाहरण के लिए खोज करने के लिए है सह citrullinated संशोधनों और मानव भ्रूण स्टेम कोशिकाओं में transcriptional कारक E2F6 के साथ अंय epigenetic के निशान (एक उदाहरण E2F6 बाध्यकारी संकेत फ़ाइल सांकेतिक शब्दों में बदलना डेटा पोर्टल पर उपलब्ध है या https://sysbio.ucsd.edu/public/xcao3/ENCODESample/ENCFF001UBC.bed) । क्वेरी के रूप में इस फ़ाइल का उपयोग करके H1-hESC में सभी एन्कोड datasets के विरुद्ध खोज करने के लिए, GeNemo दिखाएगा कि E2F6 बाइंडिंग संकेत भारी H3K4me1, H3K4me2, H3K4me3, और H3K27me3, जो मौजूदा दिखा रहा है कि E2F6 के माध्यम से कुछ जीनों को नियंत्रित करता है कि अनुसंधान के साथ सहमत से समृद्ध है H3K27 का मिथाइल9. दूसरी ओर, वहां E2F6 और CtBP2 बंधन साइटों की colocalization प्रतीत होता है, जो एक ही परिवार में एक कारक के साथ बातचीत करने के लिए जाना जाता है, E2F710। epigenetic के निशान की एक बड़ी संख्या के खिलाफ पूरे जीनोम के लिए इन परिणामों, transcriptional कारक बाध्यकारी संकेतों, और अंय संकेतों में शामिल सांकेतिक शब्दों में बदलना काफी आसानी से GeNemo, जो आगे विश्लेषण के लिए सभी संभावित लक्ष्य प्रदान कर सकते है के साथ प्राप्त कर सकते हैं ।
के बाद से पहली प्रकाशन5 GeNemo के एक वेब आधारित epigenomic डेटा खोज उपकरण के रूप में, GeNemo के परिणाम अनुभाग है GeNemo सामने पृष्ठ के साथ एक मेल उपस्थिति है अद्यतन किया गया है । पुराने परिणाम अनुभाग बारीकी से UCSC जीनोम ब्राउज़र परिणाम अनुभाग को प्रतिबिंबित किया, और काफी हद तक प्रदर्शन के लिए दूरदराज के UCSC सर्वर पर निर्भर था । नए इंटरफेस के साथ, GeNemo अधिक उपयोगकर्ता के अनुकूल है और अब UCSC जीनोम सर्वर पर निर्भर है (भले ही डेटा अभी भी दूर से दिलवाया हैं) । यह GeNemo और अधिक मजबूत बनाता है और कम UCSC सर्वर पर कोड परिवर्तन के कारण समस्याओं के लिए अतिसंवेदनशील । इसके अलावा, GeNemo के नए, तेजी से बहुलक इंटरफेस उपयोगकर्ता अधिक उपकरण को कल्पना और डेटा में पैटर्न का विश्लेषण देता है ।
महत्वपूर्ण कदम उपयुक्त इनपुट फ़ाइल प्रदान करने और के खिलाफ खोज के लिए डेटा पटरियों का चयन शामिल है । उपयोगकर्ताओं को दृढ़ता से विभिन्न ट्रैक चयन कार्यों के साथ प्रयोग करने के लिए प्रोत्साहित किया जाता है चयन प्रक्रिया से परिचित हो और कैसे अलग आदेशों उद्देश्य परिणाम प्राप्त करने के लिए जोड़ा जा सकता है । विशेष रूप से, ध्यान दें कि "जोड़ें" समारोह वांछित पटरियों क्वेरी के लिए चयनित जोड़ने के लिए आवश्यक है, जबकि "फ़िल्टर" या "बाहर" तर्क गेट कमानों के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है "और" और "या", क्रमशः. "अद्यतन" फ़ंक्शन खोज को लागू करने से पहले सभी चयनों को प्रभावित करने के लिए आवश्यक है । जब कोई परिणाम नहीं दिए जाते हैं, तो उपयोगकर्ता इनपुट डेटा फ़ाइल की जांच, अधिक ट्रैक खोज या खोज श्रेणी बढ़ा सकता है । जब भी वहां एक त्रुटि है, वहां एक को परिभाषित क्या वास्तव में त्रुटि है खिड़की हो जाएगा । वहां कुछ अस्पष्ट त्रुटियां हैं, हालांकि । उदाहरण के लिए, जब विंडो कहता है कि ' कोई फ़ाइल अपलोड की गई थी, ' या तो कोई फ़ाइल अपलोड नहीं की गई थी, या अपलोड की गई फ़ाइल किसी स्वीकार्य स्वरूप की नहीं थी और फलस्वरूप, प्रोग्राम इसे सही ढंग से पढ़ नहीं पा रहा था । फ़ाइल अपलोड के लिए स्वीकार्य फ़ाइल स्वरूपों में दोनों अपलोड विधियों के लिए बिस्तर और चोटियों प्रारूप फ़ाइल, और ऑनलाइन लिंक केवल अपलोड के लिए bigWig शामिल हैं । इन फ़ाइल स्वरूपों के ज़िपित संस्करण भी स्वीकार्य हैं ।
इस दृष्टिकोण की वर्तमान सीमाएं अभी तक-होना करने के लिए अनुकूलित एल्गोरिदम और GeNemo में कार्यरत कार्यों में शामिल हैं । GeNemo अभी तक दिए गए किसी भी डेटासेट की व्याख्या पर कोई मार्गदर्शन प्रदान नहीं कर सकता । यह कार्य उन उपयोगकर्ताओं पर निर्भर है, जिनके जीनोम और epigenome के जीवविज्ञान में महत्वपूर्ण ज्ञान और विशेषज्ञता की आवश्यकता है. इसके अलावा, एक और मौजूदा सीमा है कि प्रयोक्ताओं की संवेदनशीलता और खोजों के शोर स्तर को बदल नहीं सकते । हम सुधार और इसके पैटर्न खोज क्षमताओं और भविष्य में डेटासेट संग्रह पर GeNemo विस्तार जारी रखने की उंमीद है ।

हाल ही में तकनीकी प्रगति epigenomic या कार्यात्मक जीनोमिक डेटा खजाने, जो प्रासंगिक विश्लेषणात्मक उपकरण के विकास से आगे निकल गया है जैविक अंतर्दृष्टि निकालने के एक तेजी से विस्तार के लिए अनुमति दी है । एक महत्वपूर्ण तरीका है epigenomic डेटा का विश्लेषण करने के लिए उपयोगकर्ता खोज डेटा खजाने के खिलाफ डेटा उत्पंन और विशेष रूप से डीएनए तत्वों के विश्वकोश से उन (सांकेतिक शब्दों में बदलना) पैटर्न है कि नए ज्ञान के लिए नेतृत्व कर सकते है मिलान के लिए1 परियोजनाओं है । उदाहरण के लिए, जीनोम भर में परिभाषित loci पर दो अलग epigenomic निशान के पैटर्न में समानता की पहचान क्रोमेटिन अनुरूप और transcriptional विनियमन2 पर विभिंन आणविक खिलाड़ियों द्वारा समंवित कार्रवाई का संकेत हो सकता है ,3,4.
पारंपरिक पाठ आधारित खोज इंजन इस संबंध में अप्रभावी क्योंकि, डीएनए अनुक्रम के विपरीत, epigenomic डेटा मुख्यतः तीव्रता या कार्यात्मक जीनोमिक क्षेत्रों के स्वरूप में मौजूद हैं । GeNemo, जीन निमो के लिए खड़े (निमो खोजने में के रूप में), इस unmet पैटर्न आधारित खोजों5का उपयोग करने की आवश्यकता को संबोधित करने के लिए विकसित किया गया था । इसके एल्गोरिथ्म एक मार्कोव चेन मोंटे कार्लो अधिकतम प्रक्रिया का इस्तेमाल करता है5. उपयोगकर्ताओं को अपने डेटा या एक खजाने से डाउनलोड डेटासेट ले और पैटर्न में समानता की पहचान करने के लिए ऑनलाइन epigenomic डेटा की एक सरणी खोज ।
GeNemo के वर्तमान संस्करण एक अद्यतन प्रदर्शन किया है, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के साथ और अधिक मजबूत इंटरफेस, सांता क्रूज़ (UCSC) जीनोम ब्राउज़र6, और कम बाद में परिवर्तन की वजह से मुद्दों के लिए अतिसंवेदनशील है । विशेष रूप से, जबकि है GeNemo परिणाम पृष्ठ पर UCSC जीनोम ब्राउज़र इंटरफेस के आधार पर इस्तेमाल किया, GeNemo के वर्तमान संस्करण अपने परिणाम पृष्ठ का समर्थन करता है और फलस्वरूप अब कोई प्रतिकूल UCSC जीनोम ब्राउज़र को संरचनात्मक परिवर्तन से प्रभावित है । GeNemo किसी भी जीनोमिक संकेत का उपयोग कर सकते हैं, जिसमें प्रोटीन-बाइंडिंग, citrullinated संशोधन, क्रोमेटिन पहुंच, टोपोलॉजिकल डोमेन, इत्यादि, जैसे बड़े colocalized से ज्ञात डेटा सेट के बीच consortia/समान सेगमेंट ढूंढने के लिए क्वेरी । इसलिए, यह ब्याज और बड़े पैमाने पर जीनोमिक परियोजनाओं में उत्पंन ज्ञात डेटा के विभिंन epigenomic डेटा के बीच संबंधों का अध्ययन करने के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण है ।

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="border-collapse:
 collapse;width:515pt" width="687">
	<tbody>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl66" height="21" style="height:15.75pt;width:162pt" width="216">GENEMO</td>
			<td class="xl67" style="width:139pt" width="185">https://www.genemo.org</td>
			<td class="xl66" style="width:89pt" width="119"></td>
			<td class="xl65" style="width:125pt" width="167">Comparative Epigenome Browser</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

pattern-based search of epigenomic data using genemo

जीनोमिक या आरएनए अनुक्रमण डेटा के लिए मजबूत पाठ आधारित खोज उपकरणों के साथ तुलना में, epigenomic और अन्य कार्यात्मक जीनोमिक डेटा के पैटर्न आधारित खोजों के लिए वर्तमान तरीके बहुत सीमित हैं । GeNemo पहली ऑनलाइन खोज उपकरण है जो इस लक्ष्य को पूरा करता है । उपयोगकर्ताओं को ब्राउज़र एक्सटेंसिबल डेटा (बिस्तर), चोटियों, और bigWig स्वरूपों में अपने कार्यात्मक जीनोमिक डेटा इनपुट, और किसी भी तीन स्वरूपों में डेटा के लिए खोज कर सकते हैं । उपयोगकर्ता निर्दिष्ट कर सकते है कि किस प्रकार के डेटासेट के विरुद्ध खोज करने के लिए, विभिन्न epigenomic चिह्नों का प्रतिनिधित्व करने वाले डीएनए तत्वों के विश्वकोश (सांकेतिक शब्दों में), transcriptional फ़ैक्टर बाइंडिंग साइट्स, और क्रोमेटिन के साथ ऑनलाइन डेटासेट के विभिंन प्रकारों में से चुनना विशिष्ट कक्ष प्रकारों, और विकासात्मक अवस्थाओं या प्रजातियों (माउस या मानव) में hypersensitivities या accessibilities । GeNemo इनपुट डेटा, जो ब्राउज़र में देखा जा सकता है और साथ ही बिस्तर फ़ाइल प्रारूप में डाउनलोड के लिए पैटर्न मिलान के साथ जीनोमिक क्षेत्रों की एक सूची देता है । उंनत GeNemo चित्रमय प्रदर्शन में सुधार हुआ है, और अधिक मजबूत इंटरफेस है, और अब कैलिफोर्निया, सांता क्रूज़ (UCSC) जीनोम ब्राउज़र के विश्वविद्यालय में परिवर्तन के कारण त्रुटियों के लिए प्रवण है । सामांय समस्याओं के लिए समस्या निवारण चरण चर्चा है । कार्यात्मक जीनोमिक डेटा की मात्रा के रूप में तेजी से विस्तार हो रहा है, वहां एक महत्वपूर्ण को विकसित करने और डेटा विश्लेषण और व्याख्या के लिए GeNemo जैसे नए bioinformatic उपकरण परिष्कृत की जरूरत है ।

चित्रा 5 में यहां दिखाया गया है एक नकली खोज है । मानव प्रजातियों का चयन किया गया था, और इसी नमूना फ़ाइल इनपुट डेटा फ़ाइल के रूप में इस्तेमाल किया गया था । इसके अलावा, चित्रा 3में देखी गई डिफ़ॉल्ट ट्रैक्स का चयन किया गया । कुल ३६३ मिलान वाले क्षेत्र थे, और प्रदर्शन पृष्ठ में पहले की तरह दिखाई दे रहा है । यह देखा जा सकता है कि आधार १७०३६००० से तीव्रता पैटर्न इनपुट फ़ाइल के लिए गुणसूत्र 1 पर १७०३८००० और चयनित पटरियों में से एक बहुत समान है ।

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Pattern-based Search of Epigenomic Data Using GeNemo

डीएनए अनुक्रम डेटा के विपरीत, epigenomic डेटा आसानी से पाठ आधारित खोजों के अधीन नहीं हैं । यहां प्रस्तुत प्रक्रियाओं GeNemo, एक वेब आधारित bioinformatics उपकरण के एक उंनत संस्करण का उपयोग करने के लिए कर रहे हैं, epigenomic के साथ डीएनए तत्वों के विश्वकोश सहित उपलब्ध ऑनलाइन डाटाबेस की तुलना डेटा में समानता के लिए पैटर्न आधारित खोजों आचरण उपयोगकर्ता का डेटा ।

GeNemo का उपयोग कर Epigenomic डेटा के पैटर्न आधारित खोज

Compared with the robust text-based search tools for genomic or RNA sequencing data, current methodologies for pattern-based searches of epigenomic and ...

Research

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