מאגר ITS2

הגן הריבוזומלי של המרווח התעתוק הפנימי השני, או ITS2, הוא אחד המדדים החשובים ביותר בסיסטמטיקה מולקולרית. מחקרים ב-20 השנים האחרונות התמקדו בעיקר בניצול רצפי ה-ITS2 לשחזור פילוגנטי. עם זאת, המבנה השני של ה-ITS2 נמצא בשימוש גובר בתחום ההסקה הפילוגנטית ממספר סיבות.

ניתוח מבנה שני מרחיב את היישומיות הטקסונומית של סמן זה, בעוד שרצף ה-ITS2, המתפתח במהירות ולכן משתנה מאוד, מתאים בעיקר לניתוח פילוגנטי ברמת המין או נמוכה יותר. הוספת מידע מבני מאפשרת ניתוח סימולטני בדרגה טקסונומית גבוהה יותר, הודות למבנה השני השמור מאוד של ה-ITS2, המורכב מארבעה אלמנטים מבניים (ess) אופייניים. לפיכך, תוצאות מניתוח מבנה שני יכולות לשפר את הרזולוציה הפילוגנטית המתקבלת מהרצף הראשוני.

שלום רב עמיתיי היקרים, שמי Matthias Wolf. אני עובד ב-I ts two proof מזה כשמונה שנים. אני עובד כאן במחלקה לביואינפורמטיקה במרכז לביולוגיה באוניברסיטת Wurzburg שבגרמניה.

היום נרצה להציג בפניכם סרטון קצר על אופן השימוש במאגר הנתונים ITS2. שלום, אני y Chu. הסיבה לסרטון זה היא שמאגר הנתונים ITS2 אינו משמש למעשה רק כמאגר לאחסון, אלא אנו מספקים בו גם כלים רבים המאפשרים לכם לשפר את הניתוח הפילוגנטי שלכם.

בסרטון זה, אנו רוצים להראות לכם כיצד לעבוד עם כלים אלו וכיצד לחבר את כל הכלים הללו יחד. נכון. הגדרת רצף ה-ITS2 יכולה להיות קריטית לחיזוי מבנה. לפיכך, הוטמע ממשק מבוסס רשת עבור אנוטציה המבוססת על מודל מרקוב נסתר (hidden markoff model).

כדי להשיג אנוטציה נכונה של רצפי ה-ITS2 שלך, ניתן להדביק אותם בעורך הרצפים בחלקו העליון של האתר. הדבר מודגם באמצעות טעינת רצפי הדוגמה של התוכניות. עורך הרצפים עצמו בודק האם רצפי ה-ITS2 שלך תקינים או לא, ומציג הודעות שגיאה.

לדוגמה, כאשר משתמשים בתווים שאינם PAC, לאחר בחירת ה-HMM המתאים, ניתן להתחיל בתהליך על ידי לחיצה על annotate; כל רצף 5.8 s ו-28 SRNA שזוהה על ידי התוכנית מוסר, ובכך נותרים רצפי ה-I ts two שסומנו כראוי, אשר ממוקמים ביניהם. כתוצאה מכך, מוצגים רצפי I TS two מוגדרים, כמו כן ההיבריד החזוי של 5.8 s ו-28 S-R-R-N-A. כאישור לדיוק של סמנוני ה-HMM, לאחר סמיון רצפי ה-I ts two שנשמרו, ניתן לקבוע את המבנים השנייםיים בשתי דרכים.

ניתן לבצע חיזוי ראשוני באמצעות מידול הומולוגיה, כאשר קבוצה מלאה של רצפים ומבנים מתוך מאגר הנתונים משמשת כתבניות. כדי לחזות את המבנה של הרצף המאויית שלך, לחץ על "predict structure" בשני הרצפים. אם שני הרצפים שלך יכולים להתקפל ישירות למבנה שני טיפוסי, התוצאה תוצג באופן מיידי.

כעת ניתן לבחור בין מספר אפשרויות לעיבוד נוסף של מבנה הרצף שלך, כולל הוספתו למאגר הנתונים שלך. אם הגעת לכאן, משמעות הדבר היא ששני רצפים אינם יכולים להתקפל ישירות, ולכן מבוצע חיפוש blast מול בסיס הנתונים. הדף שיוצג יציג את תוצאות ה-blast הטובות ביותר, כולל מידול הומולוגיה עבור כל תבנית פלסטית.

לחיצה על סימן הפלוס תציג את הפרטים; ניתן לבחור את זוגות המבנה-רצף הרצויים ולהוסיף אותם למאגר הנתונים, באמצעות גרירה והשמה או באמצעות תפריט ההקשר בלחיצה ימנית. גישה שנייה היא הזנה ידנית של רצף אחד או מספר רצפים, כולל מבניהם השניים, כתבניות להעברת המבנים השניים המתאימים ביותר לרצפי השאילתה שלך. דבר זה מודגם על ידי טעינת קובץ הדוגמה עבור מספר תבניות.

בלחיצה על Predict best templates, תבצעו את מידול ההומולוגיה עם הגדרות ברירת המחדל. תוכנת מידול ההומולוגיה תחשב את כל המבנים כנגד כל המבנים ותציג את השילובים הטובים ביותר של תבניות עבור השאילתה. בטבלה שתתקבל, תוכלו לראות אילו תבניות הצליחו להשתמש במבנה השני שלהן כדי למדל רצף שאילתה אחד או מספר רצפים.

שוב, ניתן לפתוח את פרטי התוצאות בלחיצה על סימן הפלוס, שכן גישת מידול ההומולוגיה המלאה אינה תלויה ב-ITS two. ניתן להשתמש בה כדי לחזות את המבנה השניוני של כל RNA, בהינתן מולקולה הומולוגית בעלת מבנה ידוע. כמו כן, ניתן להוסיף את זוגות הרצף-מבנה שהתקבלו למאגר הנתונים באמצעות גרירה והשלכה או דרך תפריט ההקשר, שנפתח בלחיצה ימנית.

בנוסף למבנה הכללי, תואמים שמורים כגון רצף A-U-G-G-U המקדים את שיאו של הסליל השלישי ואי-התאמה מסוג perine pyramid בסליל השני תוארו עבור ה-I TS two. אי-התאמה זו של UU מוקפת בשני תואמים, אחד משמאל לסליל שני ואחד מימין בין סליל שני לשלישי עם נוקלאוטיד A משולש נוסף. לאחר שהמרנו תואמי רצף אלו ל-hms, אנו מספקים כעת זיהוי של תואמים אלו ברצפים הרלוונטיים.

כדי לחפש מוטיבים אלו, הזן את רצף השאילתה שלך בשדה החיפוש ובחר במודל המתאים. שוב, הדבר מודגם על ידי טעינת קובץ הדוגמה עבור תוכניות. כדי להתחיל בחישובים, לחץ על חיפוש מוטיב.

שני המוטיבים של I ts מסומנים ומודגשים ברצפי השאילתה שלך. אפשרות אחת לאחזור של שני זוגות מבני הרצף של I ts מתוך מאגר הנתונים של I Ts two היא פונקציית החיפוש. היא מאפשרת למשתמש לחפש מבני רצף לפי שם הטקסון או לפי מזהה gen bank.

כדי לחפש מבנה רצף לפי מזהה GenBank, הקלידו את ה-GI לשדה החיפוש ולחצו על חיפוש. רשימת תוצאות תופיע בלשונית חדשה. ניתן לצפות בפרטי מבנה הרצף על ידי לחיצה על הצג פרטים.

בנוסף, ניתן להציג את רצפי ה-S directs של כל התוצאות בתוך הלשונית על ידי לחיצה על "הצג מבנה רצף" באמצעות גרירה והשלכה, או דרך תפריט ההקשר באמצעות לחיצה ימנית; את מבני הרצפים הנבחרים ניתן להוסיף למאגר הנתונים. לצד החיפוש אחר זוגות של מבנה רצף לפי gi, ניתן להקליד שם של טקסון בשדה החיפוש, אשר נתמך על ידי תיבת חיפוש חי המופיעה בזמן ההקלדה. לאחר הופעת הלשונית החדשה המפרטת את כל התוצאות, ניתן לגשת לאותן פונקציות כפי שבוצע קודם לכן.

לדוגמה, הוספת בחירה למאגר הנתונים באמצעות גרירה ושחרור. האפשרות השנייה לשליפת זוגות של רצף ומבנה מתוך מסד הנתונים היא פונקציית הדפדוף. כאן, הטקסטים ממוינים.

על פי מאגר הטקסונומיה של NCBI, ניתן לגשת לנתונים באמצעות מבנה דמוי עץ. בצד שמאל של האתר, לחיצה על סימן הפלוס תציג את הטקסט ברמה אחת נמוכה יותר.

לחיצה על שם הטקסון תפתח לשונית חדשה המכילה כל מבנה רצף וזוג של אותו טקסון. בנוסף לחיפוש רצפים ומבנים באמצעות מזהי בנק CEM או מידע על מינים, מאגר הנתונים I Ts two מספק גם חיפוש מבוסס blast. עם זאת, הליכי blast סטנדרטיים לרוב אינם מסוגלים לזהות רצפים בעלי קרבה רחוקה.

הוא מורכב משתי רצפים בשל השוני הרב ברצפים. כדי להתגבר על מכשול זה, יישמנו חיפוש blast מבוסס רצף ומבנה הכולל מידע על המבנה השמור מאוד עבור חיפוש ההומולוגיה. הדבר נעשה על ידי תרגום מבנה הרצף לרצף פסאודו-חלבון בן 12 אותיות.

כך, דגימת מינים המתחילה בכל רצף רצוי ומכסה טווחים טקסונומיים רחבים הפכה לפשוטה כמו חיפוש blast. כדי לבצע חיפוש blast, ניתן להקליד את רצפי השאילתה בעורך הרצפים.

אם רצף השאילתה שלך הוא רצף נוקלאוטידים פשוט ללא מבנה, נעשה שימוש באלגוריתם blast n נפוץ עבור רצפים הכוללים את המבנים השניים שלהם. ממשק האינטרנט משתמש באלגוריתם I Ts two blast. התחל בתהליך על ידי לחיצה על blast.

לאחר מספר רגעים, תוצאות ה-blast שלכם יופיעו בלשונית חדשה. כאן תראו לשונית אחת עבור כל רצף שאילתה. בלחיצה על show alignments, תוכלו לדפדף בין התוצאות של ה-plaster alignments. כפי שנעשה קודם לכן, תוכלו לבחור את זוגות הרצף-מבנה הרצויים לכם ולהוסיף אותם למאגר הנתונים.

במהלך העבודה על מסד הנתונים ITS two, מאגר הנתונים שלך עשוי להתמלא במספר מבני רצפים. ניתן לגשת למאגר הנתונים שלך בכל עת ולהציג את תוכנו. השלב הבא בניתוח שלך הוא יישור רצפים מרובה (multiple sequence alignment).

לחצו על analyze dataset, ולאחר מכן על sequence and structure כדי לבצע את יישור הרצף והמבנה. כעת, תתבקשו לבחור את מצב התצוגה הגרפית של היישור. עבור קבוצה גדולה של רצפים, מומלץ לבחור בגרסה הרזה (slim version).

כיוון שמאגר הנתונים שלנו מכיל רק מספר מצומצם של מבני רצפים, אנו בוחרים במצב הגרפי המלא. לאחר השלמת החישוב, היישור מתווסף למאגר הנתונים שלך. על ידי הדגשת צד אחד של זוג בסיסים, תדגיש באופן אוטומטי את הצד המקביל לו.

לבסוף, ניתן לשמור את היישור בלחיצה על safe alignment. לאחר שתהיו שביעות רצון מאיכות יישור מבנה הרצפים, תוכלו לחשב עץ פילוגנטי בשיטת neighbor joining על ידי לחיצה על analyze data set, ולאחר מכן על neighbor. העץ המתקבל יופיע בלשונית חדשה.

ניתן לשנות את קנה המידה של העץ בחופשיות באמצעות סרגל הגלילה, ולשנות את נתיב העץ על ידי לחיצה על צומת או על עלה שרירותיים של העץ ולאחר מכן בחירה באפשרות reroute at this node. אם ברצונך להסיר טקסון ממאגר הנתונים שלך, לחץ על העלה ובחר ב-Remove this node from pool.

כעת תוכלו לחשב מחדש את ההתאמה (alignment) ואת העץ עם דגימת טקסון מצומצמת באמצעות לחיצה על safe tree. ניתן לשמור את העץ הפילוגנטי שלכם בפורמט NU. לחצו על about this website ולאחר מכן על tools כדי למצוא מידע נוסף על הכלים העומדים למכירה כתוכנות עצמאיות (standalone tools) ועל pro s.

בנוסף ליישור הרצפים בשיטת Neighbor joining כפי שניתן למצוא בממשק האינטרנט של מסד הנתונים ITS2, ניתן כעת לגשת למספר פונקציות חדשות, לדוגמה, הגבלת מינים (species Del Limitation) המבוססת על שינויים מפצים. בדקות האחרונות, ביקשנו להראות לכם מספר טריקים לשיפור הניתוח הפילוגנטי שלכם. הדגמנו כיצד לאסוף נתונים ממסד הנתונים ITS2, ליישר אותם באמצעות four cell, ולבסוף לחשב את העצים שלכם באמצעות Pro S. בכל השלבים הללו, לא התחשבנו ברצף בלבד, אלא ברצף ובמבנה כאחד. בהחלט.

אנו מקווים שנהניתם מהסרטון הקצר שלנו ומבניית העץ המסיבית. לילה טוב.