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

עבודה זו נתמכת על ידי בייג האקדמיה לחקלאות יערנות מדעי (KJCX201917, KJCX20180425, ו KJCX20180204) ל-XY ולאומי המדע הטבעי הקרן של סין (31621001) ל-LL.

1. התקנה ובדיקה
<ol><li>הורד את יחסי התלות הדרושים: Bowtie222 ו-RNAfold23. מומלץ לעשות חבילות שעברו קומפילציה.<ol>
<li>הורד Bowtie2, כלי מיפוי קריאה, מהאתר הביתי שלה (<a href="http://bowtie-bio.sourceforge.net/bowtie2/index.shtml" target="_blank">http://bowtie-bio.sourceforge.net/bowtie2/index.shtml</a>).</li>
		<li>הורד RNAfold, כלי של חבילת וינה המשמש ל?...

<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>

עם הופעתו של ngs, מספר גדול של מירנה מקום זוהו מתוך כמות גוברת של רצף נתונים של srna במינים שונים29,30. במסד הנתונים הקהילתי מרוכז miRBase21, הפריטים mirbase הופקד גדל כמעט 100 פעמים בעשור האחרון. עם זאת, בהשוואה mirnas בעלי חיים, צמח mirnas יש תכונות ייחודיות רבות העו...

אחת התגליות המרגשות ביותר בשני העשורים האחרונים בביולוגיה היא התפקיד המוחלק של מינים sRNA בוויסות פונקציות מגוונות של הגנום1. במיוחד, mirnas מהווה מחלקה חשובה של 20-ל 24-nt srnas ב eukaryotes, ובעיקר לתפקד ברמה post-transcript כמו הרגולטורים גנים בולטים במהלך שלבי פיתוח מחזור חיים, כמו גם בתגובות גירוי וסטרס2,3. ב צמחים, mirnas נובעים התעתיקים העיקריים בשם פרי-mirnas, אשר משותילים בדרך כלל על-ידי RNA פולימראז II כיחידות תמלול בודדות4,5. מעובד על ידי מכונות סלולר שימור אבולוציונית (drosha rnase III ב בעלי חיים, dicer כמו צמחים), פרי-mirnas הם מרוטרים לתוך מיידית precursors מוקדם, pre-mirnas, אשר מכילים רצפים להרכיב גזע פנים מולקולרי מבנים6,7. Pre-mirnas מעובדים מכן לתוך intermediates כפול תקוע, כלומר דופלקסים mirnas, המורכב סטרנד פונקציונלי, בוגרת mirnas, ואת שותף פחות פונקציונלי, mirnas *2,8. לאחר שנטען לתוך מתחם ההשתקה המושרה RNA (risc), mirnas בוגרת יכול לזהות מטרות mrna שלהם מבוסס על משלימה רצף, וכתוצאה מכך פונקציה תקינה שלילית2,8. mirnas יכול לערער את התעתיקים היעד שלהם או למנוע תרגום יעד, אבל הדרך הקודמת נשלטת בצמחים8,9.
מאז התגלית של מירנה הראשונה באתר המלון 10,11, מחקרים רבים כבר מחויבת לזיהוי mirna וניתוח פונקציונלי שלה, במיוחד לאחר הזמינות של שיטת ngs. היישום רחב של שיטת NGS קידם במידה רבה את הניצול של כלים חישוביים שתוכננו ללכוד את התכונה הייחודית של miRNAs, כגון מבנה לולאה גזע של טרום סמנים הצטברות שלהם מועדפים של רצף קורא על Mirnas בוגרת Mirnas *. כתוצאה מכך, החוקרים השיגו הצלחה יוצאת דופן בזיהוי miRNAs במינים שונים. בהתבסס על מודל הסתברות שתוארה בעבר12, פיתחנו Mirdeep-P13, שהיה כלי החישוב הראשון לגילוי mirdeep הצמח מתוך נתונים ngs. mirdeep-P הייתה מיועדת במיוחד לכבוש את האתגרים של פענוח צמח mirdeep שמציעות יותר משתנה באורך מקודparalogous גדול משפחות13,14,15. לאחר השקתו, תוכנית זו כבר הורידה אלפי פעמים והשתמשו כדי להוסיף ביאורים miRNA הטרנססקריפט ביותר מ 40 מינים צמח16. מונעת על ידי כלים מבוססי NGS כמו miRDeep-P, יש כבר עלייה דרמטית במספר של Mirdeep רשום במאגר Mirdeep הציבור Mirdeep17, שם מעל 38,000 מוצרים mirdeep מתארחים כעת (שחרור 22.1) בהשוואה רק ~ 500 פריטים mirdeep (שחרור 2.0) ב 200818.
עם זאת, שני אתגרים חדשים עלו מן הצמח miRNA ביאור. ראשון, היחס הגבוה של שווא-חיוביים השפיעו בכבדות על איכות של צמח mirna ביאורים16,19 מהסיבות הבאות: 1) מבול של rnas קצר הפרעה (sirnas) מ-ngs srna ספריות היו מסומן בטעות כמו mirna בשל חוסר קריטריונים מחמירים mirna ביאור; 2) עבור מינים ללא מידע מירנה פריורי, שווא-תוצאות החזוי בהתבסס על נתוני NGS קשה לחסל. באמצעות miRBase כדוגמה, טיילור ואח '20 נמצא שליש של הצמח מירנה ערכים במאגר הציבורי21 (שחרור 21) לא היה משכנע הראיות התומכות אפילו שלושה-ארבעה של משפחות צמח mirbase היו בספק. שנית, זה הופך להיות תהליך רב למדי זמן לחיזוי mirnas צמח עם גנום גדול ומורכב16. כדי להתגבר על האתגרים הללו, התעדכנו miRDeep-P על-ידי הוספת אסטרטגיית סינון חדשה, משיכת יתר של אלגוריתם הניקוד ושילוב קריטריונים חדשים עבור צמח Mirdeep ביאור, ושוחרר גירסה חדשה miRDP2. בנוסף, בדקנו miRDP2 באמצעות NGS sRNA נתונים עם הגדלת בהדרגה הגנום גדלים: Arabidopsis, אורז, עגבניה, תירס וחיטה. לעומת אחרים חמישה כלים בשימוש נרחב הגירסה הישנה שלה, miRDP2 נותחו אלה נתונים sRNA וניתח miRNA ההמרה מהר יותר עם דיוק ורגישות משופרת.
תוכן חבילת miRDP2 חבילת miRDP2 מורכב משש סקריפטים מתועדים Perl כי יש להפעיל ברציפות על ידי סקריפט bash מוכן. מתוך ששת התסריטים, שלושה (convert_bowtie_to_blast. pl, filter_alignments. plו- excise_candidate. pl) עוברים בירושה מ-mirdeep-P. הסקריפטים האחרים משתנים מהגירסה המקורית. פונקציות של ששת הסקריפטים מתוארות בהמשך:
preprocess_reads. pl מסננת קורא, כולל קריאות שארוך מדי או קצר מדי (< 19 nt או > 25 nt), וקורא בקורלציה עם רצפי Rfam ncRNA, כמו גם קורא עם RPM (קורא לכל מיליון) פחות מ 5. קובץ ה-script מאחזר קריאות בקורלציה לרצפים מבוגרים ידועים של miRNA. קובצי הקלט הם קריאות מקוריות בתבנית FASTA/FASTQ ו-bowtie2 פלט של קריאות מיפוי לרצפי miRNA ו-ncRNA.
הנוסחה לחישוב סל ד היא כדלקמן:
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/59864/59864equ01.jpg">
convert_bowtie_to_blast. pl משנה את תבנית עניבת הקשת לתוך תבנית מנותח הפיצוץ. תבנית שנותחה הפיצוץ היא תבנית מותאמת אישית מופרדת טבלאית הנגזרת מתבנית תקן של NCBI.
filter_alignments. pl מסננת את המערכים של ברצף מעמיק קורא הגנום. הוא מסנן מערכים חלקיים, כמו גם קריאות מיושרות מרובות (סף תדירות שצוין על-ידי המשתמש). הקלט הבסיסי הוא קובץ בתבנית שנותחה הפיצוץ.
excise_candidate. pl גוזר רצפי מספרים פוטנציאליים מרצף התייחסות באמצעות היישור מקריא כהנחיות. הקלט הבסיסי הוא קובץ בתבנית שנותחה הפיצוץ וקובץ FASTA. הפלט הוא כל רצפי מקודמן פוטנציאליים בפורמט FASTA.
mod-miRDP.pl זקוק לשני קבצי קלט, קובץ חתימה מבנה קובץ, אשר שונה מן האלגוריתם mirdeep-P הליבה על ידי שינוי מערכת הניקוד עם פרמטרים מסוימים הצמח. קבצי הקלט הם קובץ מבנה המבנה הקודמי וקורא קובץ חתימת הפצה.
mod-rm_redundant_meet_plant. pl זקוק לשלושה קבצי קלט: chromosome_length, סמנים מוקדמים וoriginal_prediction שנוצרו על-ידי mod-miRDP.pl. הוא מייצר שני קבצי פלט, קובץ חזוי שאינם יתירים קובץ החזוי מסוננים על ידי החדש העדכון קריטריונים miRNA הצמח. פרטים על תבנית קובץ הפלט מתוארים בסעיף 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

MicroRNAs (miRNAs) הם 20-עד 24-נוקלאוטיד (nt) RNAs קטנים (sRNAs) הקיימים באופן מקיף בצמחים ובעלי חיים המשחק תפקידים חזקים בוויסות ביטוי הגנים ברמה שלאחר ההמרה. רצפי הספריות sRNA לפי רצף הדור הבא (NGS) שיטות המועסקים באופן נרחב כדי לזהות ולנתח miRNA הטרנססקריפט בעשור האחרון, והתוצאה היא עלייה מהירה של גילוי miRNA. עם זאת, שני אתגרים עיקריים נובעים הביאור miRNA הצמח בשל הגדלת עומק של ספריות sRNA רצף, כמו גם את הגודל והמורכבות של הצמח genomes. ראשון, סוגים רבים אחרים של sRNAs, בפרט, RNAs מתערב קצר (siRNAs) מספריות Srnas, הם מסומן בטעות כמו miRNAs על ידי כלים חישוביים רבים. שנית, זה הופך להיות תהליך רב למדי זמן לניתוח miRNA הטרנססקריפט במינים צמחיים עם genomes גדולים ומורכבים. כדי להתגבר על האתגרים הללו, שודרגו לאחרונה miRDeep-P (כלי פופולרי עבור הפעלת ניתוח Mirdeep) כדי miRDeep-P2 (miRDP2 בקיצור) על-ידי שימוש באסטרטגיית סינון חדשה, בגרירת האלגוריתם הבקיע ושילוב הצמח החדש שעודכן Mirdeep קריטריוני ביאור. בדקנו miRDP2 נגד אוכלוסיות sRNA בחמישה צמחים מייצגים עם הגדלת מורכבות גנומית, כולל Arabidopsis, אורז, עגבניה, תירס וחיטה. התוצאות מעידות על כך שmiRDP2 עיבד משימות אלה ביעילות גבוהה מאוד. בנוסף, miRDP2 ביצעו כלים אחרים חיזוי לגבי רגישות ודיוק. יחד, התוצאות שלנו להפגין miRDP2 ככלי מהיר ומדויק עבור ניתוח הצמח miRNA transcript, ולכן כלי שימושי לסייע לקהילה ביאורים טובים יותר Mirna בצמחים.

צינור הביאור mirna, miRDP2, תיאר בזאת מוחל על 10 הציבור srna-seq ספריות מ 5 מינים צמח עם אורך הגנום גדל בהדרגה, כולל arabidopsis thaliana, oryza סאטיבה (אורז), solanum lycopersicum (עגבניה), zea מייז (תירס) ו triticum חיטת (באיור 1א באופן כללי, לכל מין, 2 ספריות sRNA מייצגות מרקמות שונות (...

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

קו ביואינפורמטיקה, כלומר miRDeep-P2 (miRDP2 בקיצור), עם קריטריונים מעודכנים של הצמח Mirdeep ואלגוריתם מקוצר, יכול לנתח באופן מדויק וביעילות מיקרוסקריפט בצמחים, במיוחד עבור מינים עם genomes מורכבים וגדולים.

צינור ביואינפורמטיקה לנתח באופן מדויק ויעיל את המייקרואורפה בצמחים

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

miRDeep2 ניתן להשתמש כדי לזהות במדויק microRNAs צמח כי הם רגולטורים שעתוק חשוב בפיתוח הצמח והם חיוניים לתגובה לאתגרים סביבתיים. miRDeep2 דורש זמן ריצה קצר משמעותית ומציג ביצועים מצוינים הן ברגישות והן בדיוק במיוחד לחיזוי microRNA בצמחים עם גנום גדול. תוצאות חיוביות שגויות ותנאי עיבוד ארוכים הם אתגרים ביאור microRNA הצמח.על-ידי הוספת אסטרטגיית פילוח חדשה, שיפוץ אלגוריתם הניקוד ושילוב קריטריונים מחמירים, miRDeep2 יכול להתגבר על בעיות אלה. ביאור microRNA בביטחון גבוה הוא היסוד לגילוי התפקיד של microRNA בוויסות פונקציה מגוונת של הגנום. הדרכה שלב אחר שלב יכולה להועיל לראשונה למבארי microRNA.עבור חוקרים מנוסים, השיטה שימושית להבנת היתרונות והיתרונות של שימוש ב- miRDeep2 על פני כלים אחרים. כדי להתקין את חבילת miRDeep2, נווט אל דף האינטרנט miRDeep2 והבא את קבצי tarball. לאחר מכן חלץ את כל תוכן הקובץ שהורד לתיקיה אחת והגדר את נתיב התיקיה לנתיב.כדי לבדוק את צינור miRDeep2, הורד את נתוני הבדיקה ואת הפלט הצפוי המכיל קובץ רצף GSM מעוצב אחד וקובץ גנום אחד של Arabidopsis thaliana והזז את כל הקבצים שהורדו לספריית העבודה הנוכחית. לאחר חילוץ קבצי tarball דחוסים, לבנות את מדד התייחסות הגנום Arabidopsis ואת מדד התייחסות RNA noncoding. תיקיה תיווצר באופן אוטומטי user_selected_folder המכילה את כל קבצי הביניים והתוצאות.לאחר מכן ניתן להפעיל את צינור miRDeep2 באמצעות נתוני הבדיקה. כדי לבדוק את פלטי הבדיקה, הצג את קובץ הפלט המופרד באמצעות טאבים. הפלט הסופי של microRNAs החזוי יכיל עמודות המציינות את מזהה הכרומוזום, כיוון הגדיל, נציג קורא מזהה, מזהה מבשר, מיקום miRNA בוגר, מיקום מבשר, רצף בוגר ורצף מבשר.לאחר מכן progress_log הקובץ המספק מידע אודות השלבים המוגמרים script_log script_err המכילים פלטים ואזהרות של תוכניות. לפני הפעלת הצבר, כדי להבטיח שקריאות הקלט ייעוצב מראש בתבנית המתאימה, הסר מתאמים מחמשת ושלושת הקצוות הראשונים של קריאות הרצף העמוקות וודא שכל מזהי FAST A הם ייחודיים. כל מזהה רצף חייב להסתיים במקף תחתון x ובמספר שלם המציין את מספר העותק של הרצף המדויק שאוחזר בערכות הנתונים של הרצף העמוק.כדי להבטיח מזהה FAST A ייחודי, כלול מספר מצטבר ב- ID.To לבנות אינדקס ייחוס, אם רצפי הגנום של המינים של עניין כבר אינדקס, להוריד Bowtie 2 קבצי אינדקס מאתר האינטרנט של iGenomes. לאחר מכן, לבנות אינדקס RNA שאינו microRNA noncoding המכיל את הרצפים העיקריים שאינם קידוד מ RNA fam כולל RNA ריבוזומלי, העברת RNA, RNA גרעיני קטן RNA גרעיני קטן כדי לסנן רצפים רועשים של שברי RNA אחרים שאינם קידוד. כדי להשתמש ב- miRDeep2 כדי לזהות microRNAs חדשים מנתוני רצף עמוק, הפעל את קובץ ה- Script של bash בחבילה כדי להפעיל את צינור הניתוח.ניתן למפות את מספר המיקומים השונים לקריאה, את מספר אי-התאמה להפעלת Bowtie 2 ואת סף הקריאות למיליון לפי הצורך. כדי לבדוק את פלטי miRDeep2, הצג את הנתונים בדף שנוצר באופן output_folder. בניתוח מייצג זה, צינור הביאור microRNA miRDeep2 הוחל על 10 ספריות רצף sRNA ציבוריות מחמישה מיני צמחים עם גודל גנום גדל בהדרגה כפי שצוין.עבור כל מין, שתי ספריות RNA קטנות מייצגות מרקמות שונות ורצפי הגנום של האינדקס שלהם מעובדים כשתי תשומות. בשיטות קודמות, עיבוד הגנום יכול לקחת מעל 100 שעות או לפעמים לעצור באמצע הניתוח בשל אורך הגנום. miRDeep2, לעומת זאת, לסיים תהליכי חיזוי אלה בתקופה קצרה משמעותית מ דקות לשעות.עבור שני RNAs ערבידופסיס רצף בשימוש במבחן זה, miRDeep2 ביצע טוב יותר הן רגישות ודיוק בהשוואה לכלים אחרים. נא ודא שאינדקס הקלט עבור התוכנית נכון. לדוגמה, השתמש Bowtie רק עם אינדקס Bowtie ולהשתמש באפשרות אינדקס גדול עבור גנומים גדולים.ניתן לחזות את מטרות המיקרו-רנ"א המתקבל באמצעות נתוני רצף שיכולים לספק תובנות לגבי פונקציית microRNA. כמו miRDeep2 ניתן להשתמש כדי לזהות במדויק וברגישות את רוב microRNA במין צמחי מסוים, התפקיד של פונקציית microRNA ככלל ניתן ללמוד.

Research

JoVE Journal

Genetics

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

פפטיד הנגזרות שיטה לתחבורה גנים וחלבונים מעבר נייד מחסומי Organellar בצמחים

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

איתור של שינוי מספר העתקה באמצעות רצף תא יחיד

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

משלוח מערכתית של MicroRNA באמצעות וירוס רקומביננטי Adeno-הקשורים Serotype 9 לטיפול מחלות נוירומוסקולריות אצל מכרסמים

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

שיטת Optogenetic לשלוט ולנתח ג'ין תבניות ביטוי באינטראקציות לתא

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

ממוקד הדור הבא רצפי וכן ביואינפורמטיקה צינור להעריך גורמים גנטיים של המחלה החוקתי

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

מהירה עם צינור נתיישב עבור יצירת מוטציות נקודה גנומית ב- C. elegans באמצעות CRISPR/Cas9 Ribonucleoproteins

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

בידוד, אפיון, ההנדסה הגנטית מבוסס-MicroRNA, בתאי גזע אנושיים זקיק שיניים

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

שימוש בחוץ גופית וצורה בתא לחקור מולקולה קטנה המושרה שינויים מבניים Pre-mRNA

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

אפיון שינויים Post-translational שינוי היסטון במודלים ניווניות Proteinopathy שמרים

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

מסכי אחד-היברידית משופרת שמרים לזהות גורם שעתוק מחייב את רצפי דנ א אנושי

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