Name: a bioinformatics pipeline to accurately and efficiently analyze the microrna transcriptomes in plants
Uploaded: 2020-01-21T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Bioinformatics Pipeline to Accurately and Efficiently Analyze the MicroRNA Transcriptomes in Plants at JoVE.com

وقد تم دعم هذا العمل من قبل اكاديميه بكين للعلوم الزراعية والحراجة (KJCX201917 ، KJCX20180425 ، و KJCX20180204) إلى XY والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (31621001) إلى ليرة لبنانية.

1. التركيب والاختبار
<ol><li>تحميل التبعيات المطلوبة: Bowtie222 و RNAfold23. الحزم المترجمة مستحسنه.<ol>
<li>تحميل Bowtie2 ، أداه لتعيين القراءة ، من موقعها الرئيسي (<a href="http://bowtie-bio.sourceforge.net/bowtie2/index.shtml" target="_blank">http://bowtie-bio.sourceforge.net/bowtie2/index.shtml</a>).</li>
		<li>تحميل RNAfold, أداه من حزمه فيينا تستخ...

<ol>
	<li>Ghildiyal, M., Zamore, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small+silencing+RNAs:+an+expanding+universe.">Small silencing RNAs: an expanding universe.</a> Nature Reviews Genetics. 10 (2), 94-108 (2009).</li><li>Bartel, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MicroRNAs:+target+recognition+and+regulatory+functions.">MicroRNAs: target recognition and regulatory functions.</a> Cell. 136 (2), 215-233 (2009).</li><li>Moran, Y., Agron, M., Praher, D., Technau, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+evolutionary+origin+of+plant+and+animal+microRNAs.">The evolutionary origin of plant and animal microRNAs.</a> Nature Ecology Evolution. 1 (3), 27 (2017).</li><li>Xie, Z., 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=Expression+of+Arabidopsis+MIRNA+genes.">Expression of Arabidopsis MIRNA genes.</a> Plant Physiology. 138 (4), 2145-2154 (2005).</li><li>Zhao, X., Zhang, H., Li, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+and+analysis+of+the+proximal+promoters+of+microRNA+genes+in+Arabidopsis.">Identification and analysis of the proximal promoters of microRNA genes in Arabidopsis.</a> Genomics. 101 (3), 187-194 (2013).</li><li>Bologna, N. G., Mateos, J. L., Bresso, E. G., Palatnik, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+loop-to-base+processing+mechanism+underlies+the+biogenesis+of+plant+microRNAs+miR319+and+miR159.">A loop-to-base processing mechanism underlies the biogenesis of plant microRNAs miR319 and miR159.</a> EMBO JOURNAL. 28 (23), 3646-3656 (2009).</li><li>Rogers, K., Chen, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biogenesis,+turnover,+and+mode+of+action+of+plant+microRNAs.">Biogenesis, turnover, and mode of action of plant microRNAs.</a> Plant Cell. 25 (7), 2383-2399 (2013).</li><li>Voinnet, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Origin,+biogenesis,+and+activity+of+plant+microRNAs.">Origin, biogenesis, and activity of plant microRNAs.</a> Cell. 136 (4), 669-687 (2009).</li><li>Iwakawa, H. O., Tomari, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Functions+of+MicroRNAs:+mRNA+Decay+and+Translational+Repression.">The Functions of MicroRNAs: mRNA Decay and Translational Repression.</a> Trends in Cell Biology. 25 (11), 651-665 (2015).</li><li>Lee, R. C., Feinbaum, R. L., Ambros, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+C.+elegans+heterochronic+gene+lin-4+encodes+small+RNAs+with+antisense+complementarity+to+lin-14.">The C. elegans heterochronic gene lin-4 encodes small RNAs with antisense complementarity to lin-14.</a> Cell. 75 (5), 843-854 (1993).</li><li>Wightman, B., Ha, I., Ruvkun, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Posttranscriptional+regulation+of+the+heterochronic+gene+lin-14+by+lin-4+mediates+temporal+pattern+formation+in+C.+elegans.">Posttranscriptional regulation of the heterochronic gene lin-14 by lin-4 mediates temporal pattern formation in C. elegans.</a> Cell. 75 (5), 855-862 (1993).</li><li>Friedlander, M. R., 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=Discovering+microRNAs+from+deep+sequencing+data+using+miRDeep.">Discovering microRNAs from deep sequencing data using miRDeep.</a> Nature Biotechnology. 26 (4), 407-415 (2008).</li><li>Yang, X., Li, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=miRDeep-P:+a+computational+tool+for+analyzing+the+microRNA+transcriptome+in+plants.">miRDeep-P: a computational tool for analyzing the microRNA transcriptome in plants.</a> Bioinformatics. 27 (18), 2614-2615 (2011).</li><li>Meyers, B. C., 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=Criteria+for+annotation+of+plant+MicroRNAs.">Criteria for annotation of plant MicroRNAs.</a> Plant Cell. 20 (12), 3186-3190 (2008).</li><li>Yang, X., Zhang, H., Li, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global+analysis+of+gene-level+microRNA+expression+in+Arabidopsis+using+deep+sequencing+data.">Global analysis of gene-level microRNA expression in Arabidopsis using deep sequencing data.</a> Genomics. 98 (1), 40-46 (2011).</li><li>Kuang, Z., Wang, Y., Li, L., Yang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=miRDeep-P2:+accurate+and+fast+analysis+of+the+microRNA+transcriptome+in+plants.">miRDeep-P2: accurate and fast analysis of the microRNA transcriptome in plants.</a> Bioinformatics. , (2018).</li><li>Kozomara, A., Birgaoanu, M., Griffiths-Jones, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=miRBase:+from+microRNA+sequences+to+function.">miRBase: from microRNA sequences to function.</a> Nucleic Acids Research. 47 (1), 155-162 (2019).</li><li>Griffiths-Jones, S., Saini, H. K., van Dongen, S., Enright, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=miRBase:+tools+for+microRNA+genomics.">miRBase: tools for microRNA genomics.</a> Nucleic Acids Research. 36, 154-158 (2008).</li><li>Axtell, M. J., Meyers, B. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Revisiting+Criteria+for+Plant+MicroRNA+Annotation+in+the+Era+of+Big+Data.">Revisiting Criteria for Plant MicroRNA Annotation in the Era of Big Data.</a> Plant Cell. 30 (2), 272-284 (2018).</li><li>Taylor, R. S., Tarver, J. E., Hiscock, S. J., Donoghue, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolutionary+history+of+plant+microRNAs.">Evolutionary history of plant microRNAs.</a> Trends in Plant Science. 19 (3), 175-182 (2014).</li><li>Kozomara, A., Griffiths-Jones, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=miRBase:+annotating+high+confidence+microRNAs+using+deep+sequencing+data.">miRBase: annotating high confidence microRNAs using deep sequencing data.</a> Nucleic Acids Research. 42, 68-73 (2014).</li><li>Langmead, B., Salzberg, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast+gapped-read+alignment+with+Bowtie+2.">Fast gapped-read alignment with Bowtie 2.</a> Nature Methods. 9 (4), 357-359 (2012).</li><li>Lorenz, R., 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=ViennaRNA+Package+2.0.">ViennaRNA Package 2.0.</a> Algorithms for Molecular Biology. 6, 26 (2011).</li><li>Langmead, B., Trapnell, C., Pop, M., Salzberg, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrafast+and+memory-efficient+alignment+of+short+DNA+sequences+to+the+human+genome.">Ultrafast and memory-efficient alignment of short DNA sequences to the human genome.</a> Genome Biology. 10 (3), 25 (2009).</li><li>An, J., Lai, J., Sajjanhar, A., Lehman, M. L., Nelson, C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=miRPlant:+an+integrated+tool+for+identification+of+plant+miRNA+from+RNA+sequencing+data.">miRPlant: an integrated tool for identification of plant miRNA from RNA sequencing data.</a> BMC Bioinformatics. 15, 275 (2014).</li><li>Lei, J., Sun, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=miR-PREFeR:+an+accurate,+fast+and+easy-to-use+plant+miRNA+prediction+tool+using+small+RNA-Seq+data.">miR-PREFeR: an accurate, fast and easy-to-use plant miRNA prediction tool using small RNA-Seq data.</a> Bioinformatics. 30 (19), 2837-2839 (2014).</li><li>Evers, M., Huttner, M., Dueck, A., Meister, G., Engelmann, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=miRA:+adaptable+novel+miRNA+identification+in+plants+using+small+RNA+sequencing+data.">miRA: adaptable novel miRNA identification in plants using small RNA sequencing data.</a> BMC Bioinformatics. 16, 370 (2015).</li><li>Mathelier, A., Carbone, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MIReNA:+finding+microRNAs+with+high+accuracy+and+no+learning+at+genome+scale+and+from+deep+sequencing+data.">MIReNA: finding microRNAs with high accuracy and no learning at genome scale and from deep sequencing data.</a> Bioinformatics. 26 (18), 2226-2234 (2010).</li><li>Zhu, Q. H., 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=A+diverse+set+of+microRNAs+and+microRNA-like+small+RNAs+in+developing+rice+grains.">A diverse set of microRNAs and microRNA-like small RNAs in developing rice grains.</a> Genome Research. 18 (9), 1456-1465 (2008).</li><li>Fahlgren, N., 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=MicroRNA+gene+evolution+in+Arabidopsis+lyrata+and+Arabidopsis+thaliana.">MicroRNA gene evolution in Arabidopsis lyrata and Arabidopsis thaliana.</a> Plant Cell. 22 (4), 1074-1089 (2010).</li><li>Fromm, B., 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=A+Uniform+System+for+the+Annotation+of+Vertebrate+microRNA+Genes+and+the+Evolution+of+the+Human+microRNAome.">A Uniform System for the Annotation of Vertebrate microRNA Genes and the Evolution of the Human microRNAome.</a> Annual Review of Genetics. 49, 213-242 (2015).</li><li>Blevins, T., 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=Identification+of+Pol+IV+and+RDR2-dependent+precursors+of+24+nt+siRNAs+guiding+de+novo+DNA+methylation+in+Arabidopsis.">Identification of Pol IV and RDR2-dependent precursors of 24 nt siRNAs guiding de novo DNA methylation in Arabidopsis.</a> Elife. 4, 09591 (2015).</li><li>Zhai, 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=A+One+Precursor+One+siRNA+Model+for+Pol+IV-Dependent+siRNA+Biogenesis.">A One Precursor One siRNA Model for Pol IV-Dependent siRNA Biogenesis.</a> Cell. 163 (2), 445-455 (2015).</li><li>Werner, S., Wollmann, H., Schneeberger, K., Weigel, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure+determinants+for+accurate+processing+of+miR172a+in+Arabidopsis+thaliana.">Structure determinants for accurate processing of miR172a in Arabidopsis thaliana.</a> Current Biology. 20 (1), 42-48 (2010).</li><li>Mateos, J. L., Bologna, N. G., Chorostecki, U., Palatnik, J. F. <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+microRNA+processing+determinants+by+random+mutagenesis+of+Arabidopsis+MIR172a+precursor.">Identification of microRNA processing determinants by random mutagenesis of Arabidopsis MIR172a precursor.</a> Current Biology. 20 (1), 49-54 (2010).</li><li>Vitsios, D. M., 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=Mirnovo:+genome-free+prediction+of+microRNAs+from+small+RNA+sequencing+data+and+single-cells+using+decision+forests.">Mirnovo: genome-free prediction of microRNAs from small RNA sequencing data and single-cells using decision forests.</a> Nucleic Acids Research. 45 (21), 177 (2017).</li></ol>

ومع ظهور الرقم المرجعي (خ ع و) ، تم تحديد عدد كبير من الميرنا المكانية من الكمية المتزايدة باستمرار من بيانات تسلسل srna في مختلف الأنواع29و30. في قاعده بيانات المجتمع مركزيه miRBase21, وقد زادت البنود ميرنا المودعة تقريبا 100 مرات في العقد الماضي. ومع ذلك...

واحده من الاكتشافات الأكثر أثاره في العقدين الماضيين في علم الاحياء هو الدور المنتشر للأنواع sRNA في تنظيم وظائف متنوعة من الجينوم1. وعلي وجه الخصوص ، تشكل mirnas فئة هامه من 20 إلى 24-nt srnas في النواة ، وتعمل أساسا في مرحله ما بعد النقل كمنظمات الجينات البارزة في جميع مراحل تطوير دوره الحياة وكذلك في التحفيز والإجهاد الاستجابات2،3. في النباتات ، mirnas تنشا من النصوص الاوليه التي تسمي pri-mirnas ، والتي يتم نسخها بشكل عام من قبل الجيش النيبالي الريبي البلمره الثاني كوحدات الاستنساخ الفردية4،5. معالجتها عن طريق التطور آلات الخلوية المحفوظة (drosha rnase الثالث في الحيوانية ، مثل dicer في النباتات) ، والمؤسسة العامة-mirnas في السلائف الفورية ميرنا ، قبل mirnas ، والتي تحتوي علي متواليات تشكيل الجذعية داخل الجزيئية هياكل حلقه6،7. ثم تتم معالجه ما قبل mirnas في وسيطه مزدوجة تقطعت بهم السبل ، وهي ميرنا الدوبلكس ، تتالف من حبل وظيفية ، ميرنا ناضجه ، والشريك الوظيفي اقل في كثير من الأحيان ، ميرنا *2،8. بعد تحميلها في مجمع إسكات الناجمة عن الجيش الملكي النيبالي (risc) ، يمكن ان تعترف mirnas ناضجه أهدافهم mrna علي أساس التكامل تسلسل ، مما ادي إلى وظيفة التنظيمية السلبية2،8. mirnas يمكن اما زعزعه استقرار النسخ المستهدفة أو منع الترجمة المستهدفة ولكن الطريقة السابقة تهيمن في النباتات8,9.
منذ اكتشاف الصدفة من ميرنا الاولي في الديدان الخيطية caenorhabditis ايليتس10،11، وقد التزمت الكثير من البحوث لتحديد ميرنا وتحليلها الوظيفي ، وخاصه بعد توافر طريقه خ ع. وقد شجع التطبيق الواسع النطاق لأسلوب النظام المذكور علي استخدام الاداات الحسابية التي صممت للتقاط السمة الفريدة لmirnas ، مثل هيكل حلقه الجذعية من السلائف وتراكمها التفضيلي للتسلسل يقرا علي ميرنا ناضجه وميرنا *. ونتيجة لذلك ، حقق الباحثون نجاحا ملحوظا في تحديد miRNAs في الأنواع المختلفة. بناء علي نموذج الاحتمالات الموصوف سابقا12، قمنا بتطوير Mirdeep-P13، والذي كان أول أداه حسابيه لاكتشاف mirdeep المصنع من بيانات خ ع و. كان mirdeep-P تهدف علي وجه التحديد إلى قهر التحديات من النباتات الفك mirdeep يضم أكثر متغير طول السلائف والأسر بارالوجوس كبيره13,14,15. بعد الإفراج عنها, وقد تم تحميل هذا البرنامج آلاف المرات وتستخدم للتعليق علي المدونات ميرنا في أكثر من 40 الأنواع النباتية16. دفعت بواسطة الاداات المستندة إلى خ ع مثل miRDeep-P ، كانت هناك زيادة كبيره في عدد Mirdeep المسجلة في مستودع ميرنا العامة Mirdeep17، حيث يتم استضافتها أكثر من 38,000 ميرنا البنود حاليا (الإفراج عن 22.1) بالمقارنة فقط ~ 500 ميرنا البنود (الإفراج 2.0) في 200818.
ومع ذلك ، نشات تحديين جديدين من التعليق التوضيحي لنبات ميرنا. أولا, نسب عاليه من الإيجابيات كاذبه وقد أثرت بشكل كبير علي نوعيه النباتات ميرنا التعليقات التوضيحية16,19 للأسباب التالية: 1) وقد تم بشكل خاطئ تعليق الطوفان من rnas التداخل الذاتية الداخلية (sirnas) من مكتبات srna التابعة لشركه الطيران الخاصة. 2) بالنسبة للأنواع دون المعلومات المسبقة ميرنا ، من الصعب التخلص من الإيجابيات كاذبه استنادا إلى بيانات خ ع و. باستخدام miRBase كمثال, تايلور وآخرون20 وجدت ثلث مدخلات النبات ميرنا في مستودع العام21 (الإصدار 21) تفتقر إلى أدله داعمه مقنعه وحتى ثلاثه أرباع الأسر ميرنا النبات كانت مشكوك فيها. ثانيا ، يصبح عمليه تستغرق وقتا طويلا للتنبؤ النباتات miRNAs مع الجينوم الكبيرة والمعقدة16. للتغلب علي هذه التحديات ، قمنا بتحديث miRDeep-P عن طريق أضافه استراتيجية تصفيه جديده ، وإصلاح خوارزميه التهديف ودمج معايير جديده لشرح ميرنا النبات ، وأصدرت النسخة الجديدة miRDP2. الاضافه إلى ذلك ، اختبرنا miRDP2 باستخدام مجموعات البيانات الخاصة بالجينات التي تزيد تدريجيا من احجام الجينوم: Arabidopsis والأرز والطماطم والذرة والقمح. بالمقارنة مع الاداات الخمس الأخرى المستخدمة علي نطاق واسع والإصدار القديم ، miRDP2 تحليل هذه البيانات sRNA وتحليلها النسخ ميرنا أسرع مع تحسين الدقة والحساسية.
محتويات حزمه miRDP2 حزمه miRDP2 يتكون من سته مخطوطات بيرل الموثقة التي ينبغي تشغيلها بالتعاقب من قبل النصي باش المعدة. ومن بين النصوص الستة ، ورثت ثلاثه (convert_bowtie_to_blast، filter_alignments pl، و excise_candidate) من mirdeep-P. يتم تعديل البرامج النصية الأخرى من الإصدار الأصلي. وفيما يلي وصف لوظائف البرامج النصية الستة:
preprocess_reads. pl مرشحات الإدخال يقرا ، بما في ذلك القراءات التي هي طويلة جدا أو قصيرة جدا (< 19 nt أو > 25 nt) ، ويقرا مرتبطة مع تسلسل Rfam ncRNA ، فضلا عن يقرا مع RPM (يقرا لكل مليون) اقل من 5. البرنامج النصي ثم يسترد القراءات المرتبطة بتسلسل الناضجة ميرنا المعروفة. الملفات المدخلة هي القراءة الاصليه في شكل FASTA/FASTA و bowtie2 الإخراج من يقرا تعيين لتسلسل ميرنا و ncRNA.
صيغه لحساب RPM كما يلي:
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/59864/59864equ01.jpg">
convert_bowtie_to_blast. pl يغير شكل ربطه إلى شكل تحليل الانفجار. تنسيق تحليل الانفجار هو تنسيق جدولي مفصوله مخصصه مشتقه من تنسيق الإخراج البدائية NCBI القياسية.
filter_alignments. pl مرشحات محاذاة التسلسل العميق يقرا إلى الجينوم. وهو يقوم بتصفية المحاذاة الجزئية وكذلك القراءات المتعددة المحاذاة (قطع التردد المحدد من قبل المستخدم). الإدخال الأساسي هو ملف في تنسيق تحليل الانفجار.
excise_candidate. pl يقطع تسلسل السلائف المحتملة من تسلسل مرجعي باستخدام محاذاة يقرا كمبادئ توجيهيه. الإدخال الأساسي هو ملف في تنسيق تحليل الانفجار وملف FASTA. الإخراج هو كل تسلسل السلائف المحتملة في شكل FASTA.
mod-miRDP.pl يحتاج إلى ملفين الإدخال ، ملف التوقيع وهيكل الملف ، والتي يتم تعديلها من خوارزميه Mirdeep-P الاساسيه عن طريق تغيير نظام التهديف مع معلمات محدده المصنع. الملفات المدخلة هي نقطه قوس الهيكل السلائف ويقرا ملف توقيع التوزيع.
وزاره الدفاع-rm_redundant_meet_plant يحتاج إلى ثلاثه ملفات الإدخال: الchromosome_length والسلائف والoriginal_prediction التي تنتجها mod-miRDP.pl. فانه يولد اثنين من ملفات الإخراج, غير زائده عن الحاجة الملف المتوقع والملف المتوقع تصفيتها من قبل تحديثها حديثا معايير ميرنا النبات. يتم وصف تفاصيل حول تنسيق ملف الإخراج في القسم 1.4.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Computer/computing node</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Perl is required; at least 8 GB RAM and 100 GB storage are recommended</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a bioinformatics pipeline to accurately and efficiently analyze the microrna transcriptomes in plants

ميكرورناس (miRNAs) هي من 20 إلى 24-النيوكليوتيد (nt) RNAs الصغيرة الذاتية (sRNAs) الموجودة علي نطاق واسع في النباتات والكائنات التي تلعب أدوارا قويه في تنظيم التعبير الجيني علي مستوي ما بعد النقل. وقد استخدمت علي نطاق واسع التسلسل المكتبات sRNA بواسطة أساليب تسلسل الجيل التالي (خ ع) لتحديد وتحليل المدونات ميرنا في العقد الماضي ، مما ادي إلى زيادة سريعة في اكتشاف ميرنا. ومع ذلك ، تنشا تحديين رئيسيين في التعليق التوضيحي الخاص بالنبات بسبب العمق المتزايد لمكتبات sRNA المتسلسلة وكذلك حجم وتعقيد الجينوم النباتي. أولا ، العديد من الأنواع الأخرى من sRNAs ، علي وجه الخصوص ، التداخل القصير RNAs (siRNAs) من مكتبات Srnas ، يتم بشكل خاطئ المشروح كما miRNAs بواسطة العديد من الاداات الحسابية. ثانيا ، فانه يصبح عمليه تستغرق وقتا طويلا لتحليل النسخ ميرنا في الأنواع النباتية مع الجينوم الكبيرة والمعقدة. للتغلب علي هذه التحديات ، قمنا مؤخرا بترقيه miRDeep-P (أداه شعبيه للتحليلات الناسخة ميرنا) إلى miRDeep-P2 (miRDP2 لفتره قصيرة) من خلال توظيف استراتيجية تصفيه جديده ، وإصلاح خوارزميه التهديف ودمج المصنع تحديث حديثا ميرنا معايير التعليق التوضيحي. اختبرنا miRDP2 ضد السكان المتسلسلين sRNA في خمسه مصانع تمثيليه مع زيادة تعقيد الجينوم ، بما في ذلك Arabidopsis والأرز والطماطم والذرة والقمح. وتشير النتائج إلى ان miRDP2 عالج هذه المهام بكفاءة عاليه جدا. الاضافه إلى ذلك ، تتفوق miRDP2 علي أدوات التنبؤ الأخرى فيما يتعلق بالحساسية والدقة. معا, تظهر نتائجنا miRDP2 كاداه سريعة ودقيقه لتحليل النباتات الناسخ ميرنا, التالي أداه مفيده في مساعده المجتمع أفضل التعليق miRNAs في النباتات.

يتم تطبيق خط أنابيب الشرح ميرنا ، miRDP2 ، الموصوفة هنا إلى 10 العامة srna-seq المكتبات من 5 أنواع النباتات مع زيادة تدريجيا طول الجينوم ، بما في ذلك Arabidopsis thaliana، اوريزا ساتيفا (رايس) ، سولانوم ليكوبرزيكوم (الطماطم) ، زي ميس (الذرة) و triticum استيفوم (الشكل 1ا<...

Watch this Scientific Journal Video about A Bioinformatics Pipeline to Accurately and Efficiently Analyze the MicroRNA Transcriptomes in Plants at JoVE.com

A Bioinformatics Pipeline to Accurately and Efficiently Analyze the MicroRNA Transcriptomes in Plants

وهناك خط أنابيب المعلوماتية الحيوية ، وهي miRDeep-P2 (miRDP2 لفتره قصيرة) ، مع تحديث معايير ميرنا النبات وخوارزميه إصلاحها ، يمكن بدقه وكفاءه تحليل ميكرورنا النصوص في النباتات ، وخاصه بالنسبة للأنواع مع الجينوم المعقدة والكبيرة.

خط أنابيب المعلوماتية الحيوية لتحليل بدقه وكفاءه الناسخ ميكرورنا في النباتات

MicroRNAs (miRNAs) are 20- to 24-nucleotide (nt) endogenous small RNAs (sRNAs) extensively existing in plants and animals that play potent roles in ...

يمكن استخدام miRDeep2 لتحديد دقيق microRNAs النباتية التي هي المنظمين النسخي الهامة في تطوير النباتات وحاسمة للرد على التحديات البيئية. miRDeep2 يتطلب وقت تشغيل قصيرة بشكل ملحوظ ويعرض أداء ممتازا في كل من الحساسية والدقة وخاصة للتنبؤ ميكرورنا في النباتات مع الجينوم كبيرة. ايجابيات كاذبة وطول وقت المعالجة هي تحديات في الشرح microRNA النبات.من خلال إضافة استراتيجية ميدانية جديدة ، وإصلاح خوارزمية التهديف ودمج معايير صارمة ، يمكن لmiRDeep2 التغلب على هذه القضايا. إن التعليق على ميكرورنا عالية الثقة أمر أساسي لاكتشاف دور ميكرورنا في تنظيم الوظائف المتنوعة للجينوم. يمكن أن تكون الإرشادات خطوة بخطوة مفيدة لأول مرة لملمحات microRNA.للباحثين ذوي الخبرة ، وطريقة مفيدة لفهم مزايا وفوائد استخدام miRDeep2 على أدوات أخرى. لتثبيت حزمة miRDeep2، انتقل إلى صفحة الويب miRDeep2 وجلب ملفات tarball. ثم استخراج كافة محتويات الملف الذي تم تنزيله في مجلد واحد وتعيين مسار المجلد إلى المسار.لاختبار خط أنابيب miRDeep2، تحميل بيانات الاختبار والإخراج المتوقع يحتوي على ملف تسلسل GSM واحد منسق وملف الجينوم ثاليانا arabidopsis ونقل كافة الملفات التي تم تحميلها إلى دليل العمل الحالي. بعد استخراج ملفات tarball مضغوط، وبناء مؤشر المرجعية الجينوم Arabidopsis وفهرس مرجع الحمض النووي الريبي غير متكد. سيتم إنشاء مجلد تلقائياً في user_selected_folder يحتوي على كافة الملفات والنتائج المتوسطة.ويمكن بعد ذلك تشغيل خط أنابيب miRDeep2 باستخدام بيانات الاختبار. للتحقق من مخرجات الاختبار، قم بعرض ملف الإخراج المحدد في علامة التبويب. وسوف الإخراج النهائي من microRNAs المتوقعة تحتوي على الأعمدة التي تشير إلى معرف كروموسوم، اتجاه حبلا، ممثل يقرأ معرف، معرف السلائف، موقع ميرنا ناضجة، موقع السلائف، تسلسل ناضجة وتسلسل السلائف.ثم تحقق من ملف progress_log الذي يوفر معلومات حول الخطوات النهائية والملفات script_log script_err التي تحتوي على مخرجات البرنامج والتحذيرات. قبل تشغيل خط الأنابيب، للتأكد من أن قراءات الإدخال تتم معالجتها مسبقاً في التنسيق الصحيح، قم بإزالة المحولات من خمسة وثلاثة نهايات رئيسية من عمليات قراءة التسلسل العميق والتأكد من أن كافة المعرفات السريعة هي فريدة. يجب أن ينتهي كل معرّف تسلسل بتسطير أسفل السطر س وعدد صحيح يشير إلى رقم نسخة التسلسل الدقيق الذي تم استرداده في مجموعات البيانات ذات التسلسل العميق.لضمان فريدة من نوعها سريع معرف، وتشمل رقم تشغيل في ID.To بناء مؤشر مرجعي، إذا تم فهرسة تسلسل الجينوم من الأنواع ذات الأهمية، تحميل ملفات مؤشر Bowtie 2 من موقع iGenomes. المقبل، وبناء غير microRNA غير الرنا مؤشر الحمض النووي الريبي التي تحتوي على تسلسلات غير متكويد الرئيسي من الجيش الملكي النيبالي fam بما في ذلك الريبوزوم الجيش الملكي النيبالي، ونقل RNA، والرنا النووية الصغيرة والنيوليار الجيش الملكي النيبالي الصغيرة لتصفية تسلسلات صاخبة من شظايا الحمض النووي الريبي غير المكدّس الأخرى. لاستخدام miRDeep2 للكشف عن microRNAs جديدة من البيانات تسلسل عميق، تشغيل البرنامج النصي باش في الحزمة لبدء خط أنابيب التحليل.يمكن تعيين عدد المواقع المختلفة التي تمت قراءتها إلى، رقم عدم التطابق لتشغيل Bowtie 2 وعتبة القراءة لكل مليون يمكن تعديلها حسب الضرورة. للتحقق من المخرجات miRDeep2، عرض البيانات في output_folder التي تم إنشاؤها تلقائياً. في هذا التحليل التمثيلي، تم تطبيق خط أنابيب شرح ميكرورنا miRDeep2 على 10 مكتبات تسلسل SRNA العامة من خمسة أنواع نباتية مع زيادة تدريجية في حجم الجينوم كما هو مبين.لكل نوع، تتم معالجة مكتبتين تمثيليتين صغيرتين للرنا من أنسجة مختلفة وتسلسلات الجينوم القياسي الخاصة بها كمدخلين. وباستخدام أساليب سابقة، يمكن أن تستغرق معالجة الجينوم أكثر من 100 ساعة أو ستتوقف في بعض الأحيان في منتصف التحليل بسبب طول الجينوم. miRDeep2، ومع ذلك، الانتهاء من هذه العمليات التنبؤ في فترة زمنية أقصر بشكل ملحوظ من دقائق إلى ساعات.بالنسبة لـ RNAs الصغيرة المستخدمة في هذا الاختبار، كان أداء miRDeep2 أفضل في كل من الحساسية والدقة مقارنة بالأدوات الأخرى. الرجاء التأكد من صحة فهرس الإدخال للبرنامج. على سبيل المثال، استخدم Bowtie فقط مع مؤشر Bowtie واستخدم خيار فهرس كبير للجينوم الكبير.ويمكن التنبؤ بأهداف الحمض النووي الريبي الصغير الناتج باستخدام بيانات التسلسل التي يمكن أن توفر رؤى في وظيفة ميكرورنا. كما miRDeep2 يمكن استخدامها لتحديد بدقة وحساسية معظم ميكرورنا في أنواع نباتية محددة، يمكن دراسة دور وظيفة ميكرورنا ككل.

Research

JoVE Journal

Genetics

Peptide-derived Method to Transport Genes and Proteins Across Cellular and Organellar Barriers in Plants

الببتيد المستمدة من طريقة لنقل الجينات والبروتينات عبر الخلوي والحواجز Organellar في النباتات

The capacity to introduce exogenous proteins and express (or down-regulate) specific genes in plants provides a powerful tool for fundamental research as ...

Detection of Copy Number Alterations Using Single Cell Sequencing

الكشف عن نسخة عدد التعديلات عن طريق التسلسل خلية واحدة

Detection of genomic changes at single cell resolution is important for characterizing genetic heterogeneity and evolution in normal tissues, cancers, and ...

Systemic Delivery of MicroRNA Using Recombinant Adeno-associated Virus Serotype 9 to Treat Neuromuscular Diseases in Rodents

منهجية تقديم ميكرورنا باستخدام النمط المصلي المسيطر المؤتلف الفيروسات المرتبطة بالغدة 9 لعلاج الأمراض العصبية العضلية في القوارض

RNA interference via the endogenous miRNA pathway regulates gene expression by controlling protein synthesis through post-transcriptional gene silencing. ...

An Optogenetic Method to Control and Analyze Gene Expression Patterns in Cell-to-cell Interactions

أسلوب أوبتوجينيتيك لمراقبة وتحليل أنماط التعبير الجيني في تفاعلات الخلية للخلية

Cells should respond properly to temporally changing environments, which are influenced by various factors from surrounding cells. The Notch signaling ...

Targeted Next-generation Sequencing and Bioinformatics Pipeline to Evaluate Genetic Determinants of Constitutional Disease

استهدفت تسلسل الجيل القادم وأنابيب المعلوماتية الحيوية لتقييم المحددات الوراثية للمرض الدستورية

Next-generation sequencing (NGS) is quickly revolutionizing how research into the genetic determinants of constitutional disease is performed. The ...

A Rapid and Facile Pipeline for Generating Genomic Point Mutants in C. elegans Using CRISPR/Cas9 Ribonucleoproteins

A Rapid and Facile Pipeline for Generating Genomic Point Mutants in C. elegans Using CRISPR/Cas9 Ribonucleoproteins

السريع وخط أنابيب سهلة "توليد طفرات نقطة الجينوم" في C. ايليجانس باستخدام كريسبر/Cas9 "ريبونوكليوبروتينس"

The clustered regularly interspersed palindromic repeats (CRISPR)-CRISPR-associated protein 9 (Cas9) prokaryotic adaptive immune defense system has been ...

Isolation, Characterization and MicroRNA-based Genetic Modification of Human Dental Follicle Stem Cells

عزل وتوصيف والمستندة إلى MicroRNA التحوير الوراثي للخلايا الجذعية البشرية جريب طب الأسنان

To date, several stem cell types at different developmental stages are in the focus for the treatment of degenerative diseases. Yet, certain aspects, such ...

Using In Vitro and In-cell SHAPE to Investigate Small Molecule Induced Pre-mRNA Structural Changes

تستخدم في المختبر وفي خلايا الشكل للتحقيق في جزيء الصغيرة التي يسببها مرناً قبل إجراء تغييرات هيكلية

In the process of drug development of RNA-targeting small molecules, elucidating the structural changes upon their interactions with target RNA sequences ...

Characterizing Histone Post-translational Modification Alterations in Yeast Neurodegenerative Proteinopathy Models

يصف هستون تعديل بوستترانسلاشونال التعديلات في نماذج بروتينوباثي الأعصاب الخميرة

Neurodegenerative diseases, such as amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and Parkinson&#39;s disease (PD), cause the loss of hundreds of thousands of lives ...

Enhanced Yeast One-hybrid Screens To Identify Transcription Factor Binding To Human DNA Sequences

شاشات الهجين واحد الخميرة المحسنة لتحديد عامل النسخ ملزمة لتسلسل الحمض النووي البشري

Identifying the sets of transcription factors (TFs) that regulate each human gene is a daunting task that requires integrating numerous experimental and ...