2011년 5월 31일
공동 규제 유전자의 잠재적인 규제 모티브를 식별하는 똑바로 전달하고 강력한 방법을 제공됩니다. 범위는 사용자 매개 변수 및 규제 신호 우수한 후보자를 나타내는 반환 주제가 필요하지 않습니다. 이러한 규제 신호의 식별은 기본 생물학을 이해하는데 도움이 될 것이다.
다음 실험의 전반적인 목표는 공동 조절 유전자 세트 내에서 잠재적인 조절 신호를 식별하고, 기능적으로 이 세트에 속할 가능성이 있는 다른 유전자들을 찾는 것입니다. 이는 후보 유전자 또는 서열 목록을 scope 알고리즘에 제출함으로써 수행됩니다. 두 번째 단계로, 분석 결과를 검토하여 점수가 높은 모티프를 식별합니다.
추가 조사를 위해 하나 이상의 모티프를 선택합니다. 다음으로, 특정 모티프에 대해 scope를 통해 식별된 추가 유전자를 기존 유전자 집합과 결합하여 scope에 다시 제출합니다. 분석 결과, 확장된 새로운 유전자 집합에서의 모티프 패턴이 도출됩니다. 이러한 패턴은 최초의 모티프 식별을 확인하고, scope에 제출된 기존 유전자들과의 공동 조절 가능성이 있어 추가적인 생물학적 조사가 필요할 수 있는 추가 유전자들을 제시하는 역할을 합니다.
이 접근 방식의 주요 장점은 다른 모티프 탐색 도구와 달리 scope가 여러 가지 서로 다른 알고리즘으로 구성된 앙상블 접근 방식을 사용하며, 각 알고리즘은 특정 종류의 모티프를 찾도록 설계되었다는 점입니다. 또한, scope는 사용자가 모티프의 길이 또는 예상되는 모티프의 발생 횟수와 같이 알 수 없는 정보를 반드시 제공하도록 강제하지 않습니다. 사용자 인터페이스가 매우 단순하여 조절 서열 탐색에 관한 전문 지식이 없어도 사용할 수 있습니다.
따라서 사용자는 매우 간단하고 명확한 방식으로 분석을 수행할 수 있습니다. Scope의 출력값은 매우 그래픽적인 특성을 가지고 있으며, 이는 결과물을 얻었을 때 패턴을 찾고 관심 있는 모티프를 식별하는 것이 매우 직관적임을 의미합니다. 우선, 공동 조절될 가능성이 있는 유전자들의 이름 목록을 준비하십시오.
Scope를 통한 분석을 위해, 목록을 텍스트 파일로 저장하거나 나중에 Scope에 붙여넣을 수 있도록 클립보드에 복사하십시오. 파일에는 추가 정보 없이 한 줄당 하나의 유전자 이름만 포함되어야 합니다. 웹 브라우저를 실행하여 여기의 URL에 접속하십시오.
분석을 수행하는 데 필요한 정보를 입력할 수 있습니다. 종 선택 팝업 메뉴를 사용하여 조사할 종을 선택하십시오. scope는 게놈을 참조하여 배경 발생 빈도를 계산하므로, 올바른 종을 선택하는 것이 중요합니다.
모든 후보 모티프에 대해 상위 서열을 검사합니다. 라디오 버튼을 사용하여 유전자 간 영역(intergenic) 또는 고정 길이(fixed length) 중 하나를 선택합니다. 유전자 간 영역을 선택하면 관심 유전자와 이전 유전자 사이의 모든 서열을 분석하며, 고정 길이를 선택하면 현재 유전자의 시작 지점부터 상위로 정확히 지정된 수의 뉴클레오타이드를 분석합니다.
다음으로, 유전자 목록 텍스트 상자에 유전자 목록이나 fasta 서열을 붙여넣거나, 파일 선택 버튼을 눌러 파일을 선택함으로써 scope가 분석할 유전자 세트를 지정하십시오. 결과 포함 섹션에서는 scope가 분석에 포함할 모티프를 입력할 수 있으며, 이는 특정 모티프를 찾을 때 유용합니다. 페이지 하단의 마지막 섹션에서는 분석 내용과 함께 저장될 이메일 주소와 코멘트를 입력할 수 있습니다.
이 필드에 범위를 입력하면, 결과가 포함된 웹페이지로 돌아가는 링크가 포함된 이메일이 전송됩니다. 범위 매개변수에 대한 설명이 완료되었으므로, 이제 샘플 검색 버튼을 사용하여 범위 프로그램의 실행 방법을 시연하겠습니다. 이 버튼을 누르면 수동 실행을 위해 설명된 모든 필수 정보가 자동으로 입력됩니다.
세 개의 유전자가 자동으로 입력되며, 다른 필드에는 적절한 옵션이 선택됩니다. 이 세 유전자는 croce visier의 재조합을 통한 텔로미어 유지에 관여합니다. 'extra genes' 옵션을 선택된 상태로 유지하면, scope가 게놈 전체를 탐색하여 동일한 업스트림 모티프를 가진 다른 유전자를 식별하도록 하며, 이는 기존 유전자 세트에 추가될 때 모티프 점수의 증가로 이어집니다.
마지막으로 페이지 하단의 run scope 버튼을 눌러 분석을 시작합니다. 분석이 실행되면 결과가 화면에 표시됩니다. 페이지 상단에는 scope를 통해 발견된 모티프에 대한 정보 테이블이 포함되어 있습니다.
첫 번째 열에는 발견된 모티프 목록이 포함되어 있으며, 작은 색상 사각형은 아래에 표시된 그래픽 모티프 맵의 범례 역할을 합니다. 색상 상자를 클릭하여 특정 모티프의 표시 여부를 전환할 수 있습니다. 다른 데이터 열에는 전체 유전자 세트에서 해당 모티프가 나타난 횟수인 count, 해당 모티프의 유의성을 나타내는 sig value, 제출된 유전자 중 해당 모티프가 최소 하나 이상 포함된 유전자의 비율인 coverage, 그리고 모티프 검출에 사용된 세 가지 scope 구성 알고리즘 중 어느 것이 사용되었는지를 알려주는 algorithm이 포함되어 있습니다.
나열된 모티프 중 하나를 클릭하면 해당 모티프에 대한 상세 정보가 포함된 페이지로 이동합니다. 이 페이지에서 모티프는 시퀀스 로고, 위치 가중치 행렬, 그리고 위치, 가닥, 유전자가 표시된 모든 모티프 인스턴스 목록의 세 가지 방식으로 나타납니다.
페이지 하단에는 해당 모티프를 포함하는 다른 유전자를 탐색한 결과에 대한 추가 세부 사항이 있습니다. 이 경우, 모티프를 포함하는 다른 유전자가 65개 더 발견되었으며, 이들을 기존 gene.Set에 추가했을 때 모두 SIG 값이 향상되었습니다. 'add check genes to search'를 클릭하면 범위 설정 페이지로 돌아갑니다.
이전 예제에서와 같이 이러한 유전자들을 기존 유전자 세트에 추가하고 파라미터 세트를 설정하면, 기존 3개의 유전자에 10개의 유전자가 추가로 더해집니다. 이 모티프에 대해 추가된 유전자들을 대상으로 수행한 스코프 분석(scope analysis) 결과가 여기에 표시되어 있습니다. 기존의 3개 유전자는 결과의 하단에 위치합니다.
이러한 추가 유전자들의 상위 영역에 있는 모티프 패턴을 살펴보면 이들이 유사하다는 것이 명확히 드러납니다. 원래의 모티프는 현재 여기서 제시된 세트에서 가장 높은 점수를 기록한 모티프이며, 이는 리보솜 생합성에 관여하는 다른 유전자 세트에 대한 추가 분석 결과입니다. 조사 중인 대부분의 유전자에서 두 개의 모티프 패턴이 명확하게 관찰됩니다.
scope의 그래픽 출력은 사용자가 이러한 종류의 패턴을 매우 쉽게 식별할 수 있게 해줍니다. 다른 많은 모티프 탐색 프로그램과 달리, scope는 사용자가 모티프의 길이 내지는 프로그램이 찾아야 할 모티프의 종류를 추측할 필요가 없습니다. 사용자가 전문가이든 초보자이든 scope는 동일한 인터페이스를 제공하며 동일한 결과를 도출합니다.
또한, scope는 초기 유전자 세트와 함께 공동 조절될 가능성이 있는 다른 유전자들을 찾아낼 수 있는 능력이 있어, 생물학적 실험을 위한 새로운 아이디어를 제공합니다. 앙상블 접근법을 통해 scope는 일반적으로 가장 유의미한 결과를 반환하며, 다른 모티프 탐색기보다 훨씬 더 정확한 경우가 많습니다. 하지만 결과의 최종 해석자는 생명과학자인 여러분 자신이라는 점을 잊지 마십시오.
컴퓨터의 분석 결과와 상관없이, 그 결과는 생물학적 맥락에서 타당해야 합니다.
본 논문은 SCOPE 알고리즘을 사용하여 공동 조절 유전자 내의 잠재적 조절 모티프를 식별하는 강력한 방법을 제시합니다. 이 접근 방식은 사용자가 정의하는 파라미터의 필요성을 제거함으로써 모티프 발견 과정을 단순화하며, 이를 통해 생물학적 시스템의 조절 신호에 대한 이해를 높입니다.
신약 개발 초기 단계의 바이오 제약 팀은 타겟 검증과 기전상의 리스크 감소를 뒷받침하기 위해, 유전자 공동 조절을 유도하는 조절 모티프를 식별할 수 있는 강력하고 편향 없는 도구가 필요합니다. SCOPE의 앙상블 모티프 탐색 접근 방식은 사전 모티프 가정 없이도 조절 요소의 신뢰도 높은 검출을 가능하게 하여, 초기 발견 단계에서의 모호성을 줄여줍니다. 이러한 기능은 관심 유전자 세트의 기반이 되는 조절 네트워크를 밝힘으로써 예측 신뢰도를 높이고 포트폴리오 우선순위 결정에 유용한 정보를 제공합니다.
SCOPE는 초기 발견과 리드 화합물 식별의 접점에서 통합되어, 가설 기반의 조절 모티프 분석과 반복적인 유전자 세트 정밀화를 가능하게 합니다.