ITS2 데이터베이스

내부 전사 구분자 2 리보솜 유전자 또는 ITS2는 분자 계통학에서 가장 중요한 마커 중 하나입니다. 지난 20년간의 연구는 주로 계통 발생 재구성을 위해 ITS2 서열을 활용하는 데 집중해 왔습니다. 하지만 여러 가지 이유로 인해 ITS2의 2차 구조가 계통 추론 분야에서 점점 더 많이 활용되고 있습니다.

2차 구조 분석은 이 마커의 분류학적 적용 범위를 확장하는 반면, 빠르게 진화하여 변동성이 매우 큰 I TS two 서열은 주로 종 수준 또는 그 이하의 계통 분석에 적합합니다. 4개의 특징적인 ess로 구성되어 강력하게 보존된 I ts two 2차 구조 덕분에 구조적 정보를 추가하면 더 높은 분류 단계의 분석을 동시에 수행할 수 있습니다. 따라서 2차 구조 분석 결과는 1차 서열로부터 얻은 계통학적 해상도를 향상시킬 수 있습니다.

안녕하세요, 동료 여러분, 제 이름은 Matthias Wolf입니다. 저는 약 8년 동안 I ts two proof에서 근무해 왔습니다. 저는 독일 뷔르츠부르크 대학교 바이오센터의 생물정보학 부서에서 일하고 있습니다.

오늘은 ITS2 데이터베이스 사용 방법에 대한 짧은 영상을 소개해 드리고자 합니다. 안녕하세요, 저는 y Chu입니다. 이 영상을 제작한 이유는 ITS2 데이터베이스가 단순히 저장을 위한 데이터베이스일 뿐만 아니라, 계통 분석을 개선하는 데 도움이 되는 다양한 도구들을 함께 제공하고 있기 때문입니다.

본 영상에서는 이러한 도구들의 사용 방법과 각 도구들을 서로 연결하는 방법을 보여드리고자 합니다. 그렇습니다. ITS2 서열의 구획화는 구조 예측에 있어 매우 중요할 수 있습니다. 따라서 은닉 마르코프 모델 기반의 주석 처리를 위한 웹 기반 인터페이스가 구현되었습니다.

ITS2 서열을 정확하게 주석 처리하려면 웹사이트 상단의 서열 편집기에 서열을 붙여넣으십시오. 이는 예시 서열을 로드하여 시연됩니다. 서열 편집기는 ITS2 서열의 유효성 여부를 직접 확인하여 오류 메시지를 출력합니다.

예를 들어, 비 PAC 문자를 사용할 때, 적절한 HMM을 선택한 후 'annotate'를 클릭하여 프로세스를 시작할 수 있습니다. 프로그램에 의해 식별된 각 5.8 s 및 28 SRNA가 제거되면, 그 사이에 위치한 정확하게 주석이 달린 I ts two 서열만 남게 됩니다. 그 결과, 구분된 I TS two 서열과 예측된 5.8 s 및 28 S-R-R-N-A의 하이브리드가 표시됩니다. 새로 유지된 I ts two 서열의 주석 처리 후, HMM 주석의 정확성을 확인하기 위해 두 가지 방법으로 이차 구조를 결정할 수 있습니다.

첫 번째 예측은 템플릿으로 사용되는 데이터베이스의 전체 서열 및 구조 세트를 이용한 상동성 모델링(homology modeling)을 통해 수행할 수 있습니다. 주석이 달린 두 서열의 구조를 예측하려면 '구조 예측(predict structure)'을 클릭하십시오. 만약 두 서열이 전형적인 이차 구조로 직접 접힐 수 있다면, 그 결과가 즉시 표시됩니다.

이제 시퀀스 구조를 추가로 처리하기 위해 데이터 풀에 추가하는 것을 포함하여 여러 옵션 중에서 선택할 수 있습니다. 두 시퀀스가 직접 접힐 수 없는 경우, 데이터베이스에 대한 blast 검색이 수행됩니다. 결과 페이지에는 각 플라스틱의 템플릿으로 사용된 상동성 모델링을 포함하여 최적의 blast 검색 결과가 표시됩니다.

플러스 기호를 클릭하면 세부 정보가 표시되며, 원하는 서열-구조 쌍을 선택하여 드래그 앤 드롭 방식이나 마우스 오른쪽 버튼의 컨텍스트 메뉴를 통해 데이터 풀에 추가할 수 있습니다. 또 다른 방법으로는 하나 또는 여러 개의 서열을 2차 구조와 함께 수동으로 입력하여 템플릿으로 사용함으로써, 쿼리 서열에 가장 적합한 2차 구조를 전이시키는 것입니다. 이는 여러 템플릿에 대한 예제 파일을 로드하여 확인할 수 있습니다.

Predict best templates를 클릭하면 기본 설정으로 상동성 모델링을 수행합니다. 상동성 모델링 프로그램이 모든 구조를 대상으로 상호 계산을 수행하여 최적의 쿼리-템플릿 조합을 표시합니다. 결과 테이블에서 어떤 템플릿의 2차 구조가 하나 또는 여러 개의 쿼리 서열을 모델링하는 데 성공적으로 사용되었는지 확인할 수 있습니다.

다시 한번, 전체 상동성 모델링 접근 방식은 ITS2와 무관하므로 플러스 기호를 클릭하여 결과의 세부 사항을 확인할 수 있습니다. 이 방식은 구조가 알려진 상동 분자가 있다면 모든 RNA의 2차 구조를 예측하는 데 사용할 수 있습니다. 또한, 결과로 도출된 서열-구조 쌍은 드래그 앤 드롭이나 마우스 오른쪽 버튼 클릭으로 열리는 컨텍스트 메뉴를 통해 데이터 풀에 추가할 수 있습니다.

전체적인 구조 외에도, 세 번째 헬릭스 정점에 앞선 A-U-G-G-U 서열과 같은 보존된 모티프와 두 번째 헬릭스의 불일치(mismatch) 부위에 있는 피라미드 형태의 UU 불일치가 ITS2에서 기술되어 왔습니다. 이 UU 불일치는 두 개의 모티프로 둘러싸여 있으며, 하나는 헬릭스 2의 왼쪽에, 다른 하나는 헬릭스 2와 3 사이의 오른쪽에 위치하며 추가적인 트리플 A 뉴클레오타이드를 포함합니다. 이러한 서열 모티프들을 HMM으로 변환함으로써, 이제 관심 서열 내에서 이러한 모티프들을 식별하는 방법을 제공합니다.

이러한 모티브를 검색하려면, 검색 필드에 쿼리 서열을 입력하고 적절한 모델을 선택하십시오. 이 과정은 plans에 대한 예제 파일을 로드하여 다시 한번 시연됩니다. 계산을 시작하려면 motive search를 클릭하십시오.

I Ts two 모티프 두 개가 쿼리 서열에 주석 처리 및 하이라이트 표시되어 있습니다. I Ts two 데이터베이스에서 두 가지 서열 구조 쌍을 검색하는 한 가지 방법은 검색 기능을 이용하는 것입니다. 사용자는 분류군 이름이나 GenBank 식별자를 통해 서열 구조를 검색할 수 있습니다.

GenBank 식별자로 서열 구조를 검색하려면 검색 필드에 GI를 입력하고 검색을 클릭하십시오. 새로운 탭에 검색 결과 목록이 나타납니다. 상세 보기(show details)를 클릭하면 서열 구조의 세부 정보를 확인할 수 있습니다.

또한, '드래그 앤 드롭당 서열 구조 표시(show sequence structure per drag and drop)'를 클릭하거나 마우스 오른쪽 버튼의 컨텍스트 메뉴를 통해 탭 내의 모든 히트에 대한 S 방향 서열을 표시할 수 있으며, 선택한 서열 구조를 데이터 풀에 추가할 수 있습니다. gi를 통한 서열 구조 쌍 검색 외에도, 검색 필드에 분류군 이름을 입력할 수 있으며 이는 라이브 검색 상자를 통해 지원됩니다. 모든 히트가 나열된 새 탭이 나타나면 이전과 동일한 기능을 사용할 수 있습니다.

예를 들어, 드래그 앤 드롭 방식으로 데이터 풀에 선택 항목을 추가할 수 있습니다. 데이터베이스에서 서열-구조 쌍을 검색하는 두 번째 방법은 브라우즈 기능을 이용하는 것입니다. 여기서는 텍스트가 분류되어 있습니다.

NCBI 분류 데이터베이스에 따르면, 데이터는 트리 구조를 통해 액세스할 수 있습니다. 웹사이트의 왼쪽에 위치하며, 플러스(+) 기호를 클릭하면 하위 수준의 텍스트를 표시할 수 있습니다.

분류군 이름을 클릭하면 해당 분류군의 각 서열 구조 및 쌍이 포함된 새 탭이 열립니다. CEM 뱅크 식별자 또는 종 정보가 포함된 서열 및 구조 검색 외에도, I Ts two 데이터베이스는 blast 기반 검색 기능을 제공합니다. 하지만 일반적인 blast 절차로는 원거리 관련 종을 식별하지 못하는 경우가 빈번합니다.

높은 서열 발산으로 인해 두 서열이 서로 다릅니다. 이러한 장애를 극복하기 위해, 우리는 상동성 검색을 위해 고도로 보존된 구조 정보를 포함하는 서열 및 구조 기반 blast 검색을 구현하였습니다. 이는 서열 구조를 12개의 문자로 이루어진 유사 단백질 서열로 변환함으로써 수행됩니다.

따라서 관심 있는 임의의 서열에서 시작하여 광범위한 분류학적 범위를 포괄하는 종 샘플링은 이제 blast 검색만큼 간단해졌습니다. blast 검색을 수행하려면 서열 편집기에 쿼리 서열을 입력하면 됩니다.

쿼리 서열이 구조 정보가 없는 단순한 뉴클레오타이드 서열인 경우, 이차 구조를 포함한 서열에는 일반적인 blast n 알고리즘이 사용됩니다. 웹 인터페이스에서는 I Ts two blast 알고리즘을 사용합니다. blast를 클릭하여 프로세스를 시작하십시오.

잠시 후, BLAST 검색 결과가 새 탭에 나열됩니다. 여기서는 각 쿼리 서열에 대해 하나의 탭이 표시됩니다. '정렬 보기(show alignments)'를 클릭하면 정렬된 서열들을 스크롤하며 확인할 수 있습니다. 이전과 마찬가지로 원하는 서열-구조 쌍을 선택하여 데이터 풀에 추가할 수 있습니다.

ITS two 데이터베이스 작업 중에 데이터 풀에 여러 서열 구조가 채워졌을 수 있습니다. 데이터 풀은 언제든지 액세스하여 그 내용을 확인할 수 있습니다. 분석의 다음 단계는 다중 서열 구조 정렬입니다.

데이터셋 분석(analyze dataset)을 클릭한 다음, 서열 및 구조(sequence and structure)를 선택하여 서열-구조 정렬을 수행합니다. 이제 정렬의 그래픽 모드를 선택해야 합니다. 서열 세트가 큰 경우에는 슬림(slim) 버전을 선택하는 것을 권장합니다.

데이터 풀에 서열 구조가 몇 개만 포함되어 있으므로, 전체 그래픽 모드를 선택합니다. 계산이 완료되면 정렬 결과가 데이터 풀에 추가됩니다. 염기쌍의 한쪽 면을 강조 표시하면 상대측 염기도 자동으로 강조 표시됩니다.

마지막으로, safe alignment를 클릭하여 정렬을 저장할 수 있습니다. 서열 구조 정렬의 품질이 만족스러우면, analyze data set를 클릭한 다음 neighbor를 선택하여 계통 발생 근접 결합 트리(phylogenetic neighbor joining tree)를 계산할 수 있습니다. 결과 트리는 새 탭에 표시됩니다.

스크롤 바를 사용하여 트리의 크기를 자유롭게 조절할 수 있으며, 트리의 임의의 노드나 잎(leaf)을 클릭한 후 이 노드에서 재루팅(reroute)을 선택하여 트리의 경로를 변경할 수 있습니다. 데이터 풀에서 분류군(taxon)을 제거하려면 잎을 클릭하고 '풀에서 이 노드 제거'를 선택하십시오.

이제 safe tree를 클릭하여 축소된 분류군 샘플링으로 정렬 및 계통수를 다시 계산할 수 있습니다. 계통수는 NU 형식으로 저장할 수 있습니다. 이 웹사이트 정보(about this website)를 클릭한 다음 도구(tools)를 선택하면 판매 중인 독립형 도구 및 pro s에 대한 추가 정보를 확인할 수 있습니다.

ITS2 데이터베이스 웹 인터페이스에서 제공하는 Neighbor joining 정렬 기능 외에도, 이제 상보적 변화에 기반한 종 구분(species Delimitation)과 같은 여러 새로운 기능들을 이용할 수 있습니다. 마지막으로, 계통분석의 정확도를 높일 수 있는 몇 가지 팁을 소개해 드리고자 합니다. 앞서 ITS2 데이터베이스에서 데이터를 수집하고, four cell을 사용하여 정렬한 뒤, 최종적으로 Pro S로 계통수를 계산하는 방법을 살펴보았습니다. 이 모든 단계에서 우리는 단순히 서열뿐만 아니라, 서열과 구조를 함께 고려하였습니다.

저희의 짧은 영상과 정성스러운 트리 구축 과정을 즐겁게 시청하셨기를 바랍니다. 안녕히 주무세요.