Name: mirmachine: a one-stop shop for plant mirna annotation
Uploaded: 2021-05-01T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about mirMachine: A One-Stop Shop for Plant miRNA Annotation at JoVE.com

1. תלות בתוכנה והתקנה
<ol><li>התקן יחסי תלות של תוכנה מאתר הבית שלהם או באמצעות conda.<ol><li>הורד והתקן את Perl, אם הוא עדיין לא מותקן, מאתר הבית שלו (https://www.perl.org/get.html). הערה: התוצאות המיוצגות נחזו באמצעות Perl v5.32.0.</li>
		<li>הורד את Blast+, תוכנית יישור, מאתר הבית שלה (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK279671/) כקובץ הפעלה וכקו?...

<ol>
	<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>Budak, H., Akpinar, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plant+miRNAs:+biogenesis,+organization+and+origins.">Plant miRNAs: biogenesis, organization and origins.</a> Functional &amp; Integrative Genomics. 15 (5), 523-531 (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>Zhang, L., 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=Exogenous+plant+MIR168a+specifically+targets+mammalian+LDLRAP1:+evidence+of+cross-kingdom+regulation+by+microRNA.">Exogenous plant MIR168a specifically targets mammalian LDLRAP1: evidence of cross-kingdom regulation by microRNA.</a> Cell Research. 22 (1), 107-126 (2012).</li><li>Pang, K. C., Frith, M. C., Mattick, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+evolution+of+noncoding+RNAs:+Lack+of+conservation+does+not+mean+lack+of+function.">Rapid evolution of noncoding RNAs: Lack of conservation does not mean lack of function.</a> Trends in Genetics. 22 (1), 1-5 (2006).</li><li>Guleria, P., Mahajan, M., Bhardwaj, J., Yadav, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plant+small+RNAs:+biogenesis,+mode+of+action+and+their+roles+in+abiotic+stresses.">Plant small RNAs: biogenesis, mode of action and their roles in abiotic stresses.</a> Genomics, Proteomics and Bioinformatics. 9 (6), 183-199 (2011).</li><li>Jones-Rhoades, M. W., Bartel, D. P., Bartel, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MicroRNAs+and+their+regulatory+roles+in+plants.">MicroRNAs and their regulatory roles in plants.</a> Annual Review of Plant Biology. 57, 19-53 (2006).</li><li>Singh, 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=Plant+small+RNAs:+advancement+in+the+understanding+of+biogenesis+and+role+in+plant+development.">Plant small RNAs: advancement in the understanding of biogenesis and role in plant development.</a> Planta. 248 (3), 545-558 (2018).</li><li>Lucas, S. J., Budak, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sorting+the+wheat+from+the+chaff:+identifying+miRNAs+in+genomic+survey+sequences+of+Triticum+aestivum+chromosome+1AL.">Sorting the wheat from the chaff: identifying miRNAs in genomic survey sequences of Triticum aestivum chromosome 1AL.</a> PloS One. 7 (7), 40859 (2012).</li><li>Li, S., Castillo-Gonz&#225;lez, C., Yu, B., Zhang, X. <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+plant+small+RNAs+in+development+and+in+stress+responses.">The functions of plant small RNAs in development and in stress responses.</a> Plant Journal. 90 (4), 654-670 (2017).</li><li>Lee, Y., Jeon, K., Lee, J. T., Kim, S., Kim, V. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MicroRNA+maturation:+Stepwise+processing+and+subcellular+localization.">MicroRNA maturation: Stepwise processing and subcellular localization.</a> EMBO Journal. 21 (17), 4663-4670 (2002).</li><li>Lee, Y., 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+genes+are+transcribed+by+RNA+polymerase+II.">MicroRNA genes are transcribed by RNA polymerase II.</a> EMBO Journal. 23 (2), 4051-4060 (2004).</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:+Genomics,+biogenesis,+mechanism,+and+function.">MicroRNAs: Genomics, biogenesis, mechanism, and function.</a> Cell. 116 (2), 281-297 (2004).</li><li>Lee, Y., 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+nuclear+RNase+III+Drosha+initiates+microRNA+processing.">The nuclear RNase III Drosha initiates microRNA processing.</a> Nature. 425 (6956), 415-419 (2003).</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>Sanei, M., 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=Mechanisms+of+microRNA+turnover.">Mechanisms of microRNA turnover.</a> Current Opinion in Plant Biology. 27, 199-206 (2015).</li><li>Li, J., Yang, Z., Yu, B., Liu, J., 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=Methylation+protects+miRNAs+and+siRNAs+from+a+3&#8242;-end+uridylation+activity+in+Arabidopsis.">Methylation protects miRNAs and siRNAs from a 3&#8242;-end uridylation activity in Arabidopsis.</a> Current Biology. 15 (16), 1501-1507 (2005).</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>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>Camacho, 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=BLAST+:+architecture+and+applications.">BLAST+: architecture and applications.</a> BMC Bioinformatics. 10 (1), 421 (2009).</li><li>Markham, N. R. N., Zuker, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=UNAFold:+Software+for+nucleic+acid+folding+and+hybridization.">UNAFold: Software for nucleic acid folding and hybridization.</a> Methods in Molecular Biology. 453, 3-31 (2008).</li><li>Alptekin, B., Akpinar, B. A., Budak, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comprehensive+prescription+for+plant+miRNA+identification.">A comprehensive prescription for plant miRNA identification.</a> Frontiers in Plant Science. 7, 2058 (2017).</li><li>Zhang, B., Pan, X., Cannon, C. H., Cobb, G. P., Anderson, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conservation+and+divergence+of+plant+microRNA+genes.">Conservation and divergence of plant microRNA genes.</a> Plant Journal. 46 (2), 243-259 (2006).</li><li>Appels, 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=Shifting+the+limits+in+wheat+research+and+breeding+using+a+fully+annotated+reference+genome.">Shifting the limits in wheat research and breeding using a fully annotated reference genome.</a> Science. 361 (6403), 7191 (2018).</li><li>Wang, Y., Kuang, Z., 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=A+bioinformatics+pipeline+to+accurately+and+efficiently+analyze+the+microRNA+transcriptomes+in+plants.">A bioinformatics pipeline to accurately and efficiently analyze the microRNA transcriptomes in plants.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (155), e59864 (2020).</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>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 (1), 26 (2011).</li><li>Wicker, 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=Impact+of+transposable+elements+on+genome+structure+and+evolution+in+bread+wheat.">Impact of transposable elements on genome structure and evolution in bread wheat.</a> Genome Biology. 19 (1), 103 (2018).</li><li>Flavell, R. B., Bennett, M. D., Smith, J. B., Smith, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genome+size+and+the+proportion+of+repeated+nucleotide+sequence+DNA+in+plants.">Genome size and the proportion of repeated nucleotide sequence DNA in plants.</a> Biochemical Genetics. 12 (4), 257-269 (1974).</li><li>Wicker, 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=The+repetitive+landscape+of+the+5100+Mbp+barley+genome.">The repetitive landscape of the 5100 Mbp barley genome.</a> Mobile DNA. 8, 22 (2017).</li><li>Yang, Q., Ye, Q. A., Liu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanism+of+siRNA+production+from+repetitive+DNA.">Mechanism of siRNA production from repetitive DNA.</a> Genes and Development. 29 (5), 526-537 (2015).</li><li>Lam, J. K. W., Chow, M. Y. T., Zhang, Y., Leung, S. W. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=siRNA+versus+miRNA+as+therapeutics+for+gene+silencing.">siRNA versus miRNA as therapeutics for gene silencing.</a> Molecular Therapy. Nucleic Acids. 4 (9), 252 (2015).</li><li>Bartel, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MicroRNAs+directing+siRNA+biogenesis.">MicroRNAs directing siRNA biogenesis.</a> Nature Structural and Molecular Biology. 12 (7), 569-571 (2005).</li><li>Meng, Y., Shao, C., Wang, H., Chen, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Are+all+the+miRBase-registered+microRNAs+true?+A+structure-+and+expression-based+re-examination+in+plants.">Are all the miRBase-registered microRNAs true? A structure- and expression-based re-examination in plants.</a> RNA Biology. 9 (3), 249-253 (2012).</li><li>Berezikov, E., 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=Evolutionary+flux+of+canonical+microRNAs+and+mirtrons+in+Drosophila.">Evolutionary flux of canonical microRNAs and mirtrons in Drosophila.</a> Nature Genetics. 42 (1), 6-9 (2010).</li></ol>

צינור ה-miRNA שלנו, SUmir, שימש לזיהוי של miRNAs צמחיים רבים בעשור האחרון. כאן, פיתחנו צינור זיהוי וביאור miRNA חדש, אוטומטי לחלוטין וזמין באופן חופשי, mirMachine. יתר על כן, מספר צינורות זיהוי miRNA כולל, אך לא מוגבל לצינור הקודם, היו תלויים בתוכנת UNAfold21, שהפכה עם הזמן לתוכנה מסחרית, אם כי בעבר היית...

ההתקדמות בטכנולוגיות ריצוף הדור הבא הרחיבה את ההבנה של מבני RNA ואלמנטים רגולטוריים, וחשפה רנ"א חשובים מבחינה פונקציונלית שאינם מקודדים (ncRNAs). מבין סוגים שונים של ncRNAs, מיקרו-רנ"א (miRNAs) מהווים סוג ויסות בסיסי של רנ"א קטנים באורך שבין 19 ל-24 נוקלאוטידים בצמחים 1,2. מאז גילוי ה-miRNA הראשון בנמטודה Caenorhabditis elegans3, נוכחותם ותפקודם של miRNAs נחקרו בהרחבה גם בגנומים של בעלי חיים וצמחים, כמו גםב-4,5,6. miRNAs פועלים על ידי מיקוד mRNA עבור ביקוע או דיכוי תרגום7. עדויות מצטברות הראו גם כי miRNAs מעורבים במגוון רחב של תהליכים ביולוגיים בצמחים, כולל גדילה והתפתחות8, ביוגנזה עצמית9, ומספר תגובות עקה ביוטיות וא-ביוטיות10.
בצמחים, miRNAs מעובדים בתחילה מתעתיקים ראשוניים ארוכים הנקראים pri-miRNAs11. פרי-miRNAs אלה הנוצרים על ידי RNA פולימראז II בתוך הגרעין הם תעתיקים ארוכים היוצרים מבנה אחורי מתקפל לא מושלם12. הפרי-miRNAs עוברים מאוחר יותר תהליך ביקוע כדי לייצר מבשרי סיכות ראש חד-גדיליות אנדוגניות (ss) של miRNAs הנקראים pre-miRNAs11. הקדם-miRNA יוצר מבנה דמוי סיכת שיער שבו גדיל יחיד מתקפל למבנה דו-גדילי כדי לכרות דופלקס miRNA (miRNA/miRNA*)13. חלבון דמוי דיקר חותך את שני הגדילים של הדופלקס miRNA/miRNA*, ומשאיר 2-נוקלאוטיד 3'-overhangs14,15. דופלקס miRNA הוא מתילציה בתוך הגרעין, אשר מגן על 3'-קצה של miRNA מפני השפלה ופעילות uridylation16,17. הליקאז משחרר את דופלקס ה-miRNA שעבר מתילציה לאחר הייצוא וחושף את ה-miRNA הבוגר לקומפלקס ההשתקה המושרה על-ידי רנ"א (RISC) בציטוזול18. גדיל אחד של הדופלקס הוא miRNA בוגר המשולב ב-RISC , ואילו הגדיל השני, miRNA*, מתפרק. קומפלקס miRNA-RISC נקשר לרצף המטרה המוביל להתפרקות mRNA במקרה של השלמה מלאה או דיכוי תרגומי במקרה של השלמה חלקית13.
בהתבסס על תכונות הביטוי והביוגנזה, תוארו קווים מנחים לביאור miRNA15,19. עם ההנחיות שהוגדרו, לוקאס ובודאק פיתחו את צינור SUmir לביצוע הומולוגיה מבוססת זיהוי miRNA סיליקו בצמחים9. צינור SUmir הורכב משני תסריטים: SUmirFind ו- SUmirFold. SUmirFind מבצעת חיפושי דמיון מול מערכי נתונים ידועים של miRNA באמצעות המרכז הלאומי למידע ביוטכנולוגי (NCBI) סריקת כלי חיפוש יישור מקומי בסיסי (BLAST) עם פרמטרים ששונו כדי לכלול להיטים עם רק 2 או פחות אי התאמות וכדי למנוע הטיה לכיוון פגיעות קצרות יותר (blastn-short -unapped -עונש -1 -פרס 1). SUmirFold מעריך את המבנה המשני של רצפי miRNA פוטטיביים מתוצאות BLAST20 באמצעות UNAfold21. SUmirFold מבדיל בין miRNAs לבין רנ"א מפריעים קטנים על ידי זיהוי המאפיינים של מבנה סיכות הראש. יתר על כן, הוא מבדיל miRNAs מ ssRNAs אחרים כגון tRNA ו rRNA על ידי הפרמטרים, מדד אנרגיה קיפול מינימלי > 0.67 ותכולת GC של 24-71%. צינור זה עודכן לאחרונה על ידי הוספת שני שלבים נוספים כדי (i) להגביר את הרגישות, (ii) להגדיל את דיוק הביאור, ו-(iii) לספק הפצה גנומית של הגנים miRNA חזוי22. בהתחשב בשימור הגבוה של רצפי miRNA צמחיים23, צינור זה תוכנן במקור לחיזוי miRNA מבוסס הומולוגיה. עם זאת, לא ניתן היה לזהות במדויק את ה-miRNAs החדשים עם ניתוח ביואינפורמטיקה זה, שכן הוא הסתמך במידה רבה על שימור רצפים של miRNAs בין מינים קרובים.
מאמר זה מציג צינור miRNA חדש ואוטומטי לחלוטין, mirMachine כי 1) יכול לזהות miRNAs ידועים וחדשים בצורה מדויקת יותר (לדוגמה, הצינור משתמש כעת בתחזיות miRNA חדשניות מבוססות sRNA-seq כמו גם זיהוי miRNA מבוסס הומולוגיה) ו-2) הוא אוטומטי לחלוטין וזמין באופן חופשי. התפוקות כללו גם את ההתפלגויות הגנומיות של ה-miRNAs החזויים. mirMachine נבדקה הן לתחזיות מבוססות הומולוגיה והן לתחזיות מבוססות sRNA-seq בגנומים של חיטה וערבידופסיס . למרות ששוחררה בתחילה כתוכנה חופשית, UNAfold הפכה לתוכנה מסחרית בעשור האחרון. עם שדרוג זה, כלי חיזוי המבנה המשני הועבר מ- UNAfold ל- RNAfold כך ש- mirMachine יכול להיות זמין באופן חופשי. משתמשים יכולים כעת לבצע סקריפט הגשה קצר כדי להפעיל את צינור mirMachine האוטומטי לחלוטין (דוגמאות מסופקות ב- https://github.com/hbusra/mirMachine.git).

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK279671/</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Blast+</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>https://github.com/hbusra/mirMachine.git</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>mirMachine submission script</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>https://www.perl.org/get.html</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Perl</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>https://www.tbi.univie.ac.at/RNA/</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>RNAfold</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arabidopsis TAIR10</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triticum aestivum (wheat, IWGSC RefSeq v2)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

mirmachine: a one-stop shop for plant mirna annotation

מבין סוגים שונים של רנ"א שאינם מקודדים, מיקרו-רנ"א (miRNAs) היו ללא ספק באור הזרקורים בעשור האחרון. כמווסתים לאחר שעתוק של ביטוי גנים, miRNAs ממלאים תפקידי מפתח במסלולים תאיים שונים, כולל התפתחות ותגובה ללחץ a/ביוטי, כגון בצורת ומחלות. רצפי גנום ייחוס איכותיים אפשרו זיהוי וביאור של miRNAs במספר מיני צמחים, שבהם רצפי miRNA נשמרים מאוד. מכיוון שתהליכי זיהוי וביאור miRNA חישוביים הם בעיקר תהליכים מועדים לשגיאות, תחזיות מבוססות הומולוגיה מגבירות את דיוק החיזוי. פיתחנו ושיפרנו את צינור ביאור miRNA, SUmir, בעשור האחרון, המשמש למספר גנומים של צמחים מאז. 
מחקר זה מציג צינור miRNA חדש ואוטומטי לחלוטין, mirMachine (miRNA Machine), על ידי (i) הוספת שלב סינון נוסף על תחזיות המבנה המשני, (ii) הפיכתו לאוטומטי לחלוטין, ו-(iii) הצגת אפשרויות חדשות לחיזוי miRNA ידוע המבוסס על הומולוגיה או miRNAs חדשים המבוססים על קריאות ריצוף RNA קטנות באמצעות הצינור הקודם. צינור miRNA החדש, mirMachine, נבדק באמצעות משאב המידע Arabidopsis, TAIR10, שחרור הגנום של Arabidopsis וקונסורציום ריצוף החיטה הבינלאומי (IWGSC) גנום ייחוס חיטה v2.

צינור miRNA, mirMachine, שתואר לעיל הוחל על נתוני הבדיקה להערכה מהירה של ביצועי הצינור. רק ה-miRNAs הצמחיים בעלי הביטחון הגבוה שהופקדו ב-miRBase v22.1 נבדקו מול כרומוזום 5A של הגנום RefSeq של חיטה IWGSC v224. mirMachine_find החזיר 312 כניסות לרשימה הלא-מיותרת של 189 miRNAs בעלי ביטחון גבוה עם מקסימום של אי-התאמה אחת מ...

Watch this Scientific Journal Video about mirMachine: A One-Stop Shop for Plant miRNA Annotation at JoVE.com

mirMachine: A One-Stop Shop for Plant miRNA Annotation

כאן אנו מציגים צינור miRNA חדש ואוטומטי לחלוטין, mirMachine ש-1) יכול לזהות miRNAs ידועים וחדשניים בצורה מדויקת יותר ו-2) הוא אוטומטי לחלוטין וזמין באופן חופשי. משתמשים יכולים כעת לבצע סקריפט הגשה קצר כדי להפעיל את צינור mirMachine האוטומטי לחלוטין.

mirMachine: חנות אחת לביאור miRNA צמחי

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

זיהוי חישובי של מיקרו-רנ"א מניב תחזיות חיוביות שגויות גבוהות. עם העדכונים האחרונים mirMachine מספק רגישות גבוהה וספציפיות בתחזיות מיקרו RNA ידועות וחדשניות. MirMachine הוכח כעדיף על אלגוריתמי המיקרו-רנ"א העדכניים ביותר מבחינת הרגישות ו-mirMachine הוא כעת אוטומטי לחלוטין וזמין באופן חופשי כך שכולם יכולים להשתמש בו עם ההוראות שסופקו.MirMachine יכול לחזות את ההתפלגות הגנומית של המיקרו-רנ"א הפוטטיבי ללא הגבלה של הנתונים הספציפיים לרקמות ולתנאים. זמינות הנתונים הראשוניים לפני ניסוי ריצוף msRNA תאיץ את תהליך האימות של הגנים החשובים של מיקרו-רנ"א. לפני הגדרת ההתקן הורד והתקן יחסי תלות של תוכנה מאתרי הבית המתאימים באמצעות הקישורים בכתב היד של הטקסט.לחלופין, דרך קלה ומהירה יותר להתקין את יחסי התלות של התוכנה היא להשתמש בהתנהגות באמצעות הפקודות המסופקות בכתב היד של הטקסט. הורד את הגרסה האחרונה של סקריפטים mirMachine רק את סקריפט הגשת המכונה מ- GitHub. לאחר מכן הגדר את נתיב הסקריפטים לכרטיסיית הנתיב.ודא שה- mirMachine והתלות שלו הורדו כראוי על-ידי הפעלת mirMachine על נתוני בדיקה מ- GitHub. בדוק את מצב העבודה על המסך לפי זרם הפלט הרגיל. לאחר הופעת כל הטקסט המוגמר, שלוט בקבצי הפלט.שלוט בסיכות השיער נקודה TBL נקודה החוצה נקודה TBL קבצי פלט. שימו לב לרצפי הכוכבים הבוגרים של miRNA pre miRNA ולרצפי הכוכבים miRNAs בעמודות השנייה, השלישית והשישית. מצא את המיקום של miRNAs חזוי על הכרומוזומים בסוף כל שורה.לאחר מכן בדוק את קבצי יומן הרישום עבור יציאות התוכנית ואזהרות. לצורך זיהוי מבוסס הומולוגיה הפעל את mirMachine באמצעות סקריפט bash ובדוק את ה- mRNAs החזויים. מצא את קובץ הפלט עבור הרצפים הבוגרים ביותר של miRNA ו- pre miRNA, כמו גם את קובץ הפלט עבור קובץ יומן סיכות השיער.עבור זיהוי miRNA חדשני מראש לעבד את קבצי sRNA-seq Fast Q לפורמט FASTA המתאים. חתוך את המתאמים והסר קריאות באיכות נמוכה כמו אלה המכילות N כעיבוד מקדים לקריאות sRNA-seq אינן חלק מ- mirMachine. בחר כלי חיתוך יציב ופרמטרי חיתוך עבור הנתונים שנשלחו.המר את קובץ FASTQ לקובץ FASTA כקובץ קלט. אם מסופק קובץ טבלת שפע, השתמש בסקריפט השינוי שסופק עם סקריפטי mirMachine כדי להמיר את קובץ הטבלה לקלט FASTA תקין. לאחר מכן הפעל את mirMachine באמצעות סקריפט bash.בדוק את miRNAs חזוי. מצא את קובץ הפלט עבור רצפי mRNA חזויים ו- prem miRNA FASTA ואת קובץ הפלט עבור קובץ יומן סיכות השיער. הגדר את האפשרות dash DB למסד נתונים של פיצוץ כדי לדלג על מסד הנתונים של הפניות לבניין בתוך הצינור.הגדר את אפשרות מקף M למספר אי-ההתאמות המותרות ואת המקף N למספר הפגיעות שיש לבטל לאחר היישור. שנה זאת בהתבסס על המינים. השתמש במקף הארוך כדי להעריך את המבנים המשניים עבור רשימת החשודים, ואת המקף כדי להפעיל את חיזוי miRNA החדש בהתבסס על נתוני sRNA-seq.הגדר את האפשרות מקף L max לאורך המרבי של קריאות S RNA-seq שייכללו בהקרנה ואת האפשרות מקף L min לאורך המינימלי של קריאות sRNA-seq שיהיו בהקרנה. השתמש באפשרות סל"ד מקף כדי להגדיר את סף הקריאות למיליון. בניתוח הייצוגי.התפלגות משפחות ה-mRNA מכרומוזום חמש A של חיטת IWGSC מוצגת. הקבוצה המיוצגת הגבוהה ביותר של mRNA הייתה miR9666 עם 18 miRNAs מזוהים. ביצועים של mirMachine על אראבידופסיס תליאנה ומיני חיטה בהשוואה ל- miRDP2.השוואות של הרגישות והחיוביות מספר שתיים הראו כי mirMachine השיג ביצועים טובים יותר מ-miRDP2 בנתוני Arabidopsis. עבור נתוני החיטה mirMachine חיזוי מבוסס הומולוגיה עם ראיות ביטוי סיפק רגישות טובה יותר מאשר miRDP2. עבור שני הגנומים miRDP2 חזה מספר גבוה יותר של חיוביים אמיתיים מאשר sRNAs-seq ותחזיות מבוססות הומולוגיה.הגדרת היישום הנדרש עלולה להיות מעיקה עבור המשתמש הלא מנוסה. מעקב אחר מדריך וידאו זה יעזור. הדמיה של תהליך ההתקנה תעודד את החוקרים הלא חישוביים להיכנס למחשוב בסיסי.בנוסף, חקירת קבצי הפלט בסרטון בהחלט תעזור למשתמשים לפרש את התוצאות שלהם.

Research

JoVE Journal

Biology

Choice and No-Choice Assays for Testing the Resistance of A. thaliana to Chewing Insects

בחירה אין ברירה מבחני לבחינות ההתנגדות של thaliana א &#39;חרקים לעיסת

Larvae of the small white cabbage butterfly are a pest in agricultural settings. This caterpillar species feeds from plants in the cabbage family, which ...

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

Virus-induced Gene Silencing VIGS in Nicotiana benthamiana and Tomato

Virus-Induced להשתקת גנים (VIGS) ב ניקוטיאנה benthamiana עגבניות

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

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

A ÃƒÅ½Ã‚Â²-glucuronidase GUS Based Cell Death Assay

Β-glucuronidase (גאס) נייד מבוסס מוות Assay

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

Agrobacterium בתיווך Virus-induced ג&#39;ין השתקת Assay כותנה

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

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

ביאור של תפקוד הגן הצמח דרך Genomics, metabolomics משולבים אינפורמטיקה

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

Agroinfiltration and PVX Agroinfection in Potato and Nicotiana benthamiana

Agroinfiltration and PVX Agroinfection in Potato and Nicotiana benthamiana

אגרוינפינציה ו- PVX אגרוינבינציה בתפוח אדמה וניקוטיאנה בנתאמיאנה

Agroinfiltration and PVX agroinfection are two efficient transient expression assays for functional analysis of candidate genes in plants. The most ...

A New Approach for the Comparative Analysis of Multiprotein Complexes Based on 15N Metabolic Labeling and Quantitative Mass Spectrometry

A New Approach for the Comparative Analysis of Multiprotein Complexes Based on 15N Metabolic Labeling and Quantitative Mass Spectrometry

גישה חדשה לניתוח השוואתי של multiprotein מכלולים בהתבסס על<sup&gt; 15</sup&gt; N מטבולית תיוג וכמותי ספקטרומטריית המסה

The introduced protocol provides a tool for the analysis of multiprotein complexes in the thylakoid membrane, by revealing insights into complex ...

A Fast Air-dry Dropping Chromosome Preparation Method Suitable for FISH in Plants

כרומוזום מהיר האוויר יבש השמטת הכנת שיטה מתאימה לדגים בצמחים

Preparation of chromosome spreads is a prerequisite for the successful performance of fluorescence in situ hybridization (FISH). Preparation of high ...

High-throughput CRISPR Vector Construction and Characterization of DNA Modifications by Generation of Tomato Hairy Roots

CRISPR וקטור בינוי אפיון תפוקה גבוהה של שינויי DNA על ידי דור של שורשי עגבניות שעירים

Targeted DNA mutations generated by vectors with clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR)/Cas9 technology have proven useful for ...

Rapid Analysis of Circadian Phenotypes in Arabidopsis Protoplasts Transfected with a Luminescent Clock Reporter

ניתוח מהיר של פנוטיפים היממה ארבידופסיס פרוטופלאסט טרנספקציה עם כתבת שעון פלורסנט

The plant circadian clock allows the anticipation of daily changes to the environment. This anticipation aids the responses to temporally predictable ...