Met behulp van SCOPE om potentiële regulatorische motieven in Coregulated genen te identificeren

Het algemene doel van het volgende experiment is om potentiële regulatoire signalen in sets van co-regulerende genen te identificeren en om andere genen te identificeren die functioneel tot deze set zouden kunnen behoren. Dit wordt bereikt door een lijst met kandidaatgenen of sequenties in te voeren in het scope-algoritme. Als tweede stap worden de analyseresultaten onderzocht om motieven met een hoge score te identificeren.

Eén of meer motieven worden gekozen voor verdere analyse. Vervolgens worden de extra genen die door scope voor een bepaald motief zijn geïdentificeerd, gecombineerd met de oorspronkelijke genset en opnieuw aan scope ingediend. De verkregen analyseresultaten tonen motiefpatronen in de nieuwe, uitgebreide genset. Deze patronen dienen om de oorspronkelijke motiefidentificatie te bevestigen en om extra genen te suggereren die kunnen worden overwogen voor verder biologisch onderzoek naar co-regulatie met de oorspronkelijke genen die aan scope zijn ingediend.

Het belangrijkste voordeel van deze benadering is dat scope, in tegenstelling tot andere motiefzoekers, gebruikmaakt van een ensemblebenadering die bestaat uit een aantal verschillende algoritmen, waarvan elk is ontworpen om een specifiek type motief te vinden. Bovendien dwingt scope de gebruiker niet om onbekende informatie te verstrekken, zoals de lengte van het motief of het aantal voorkomens van het motief dat men verwacht te vinden. De gebruikersinterface is uiterst eenvoudig en vereist geen expertise in het vinden van regulatoire sequenties.

Hierdoor kan de gebruiker de analyse op een zeer eenvoudige en directe manier uitvoeren. De output van Scope is sterk grafisch van aard, wat betekent dat het bij het terugkrijgen van de resultaten zeer intuïtief is om patronen te vinden en motieven te identificeren die voor u van belang zijn. Begin met het voorbereiden van een lijst met namen van genen die mogelijk co-gereguleerd zijn.

Sla de lijst op als tekstbestand of kopieer deze naar het klembord om deze later in scope te plakken voor analyse. Het bestand moet één gennaam per regel bevatten, zonder aanvullende informatie. Start de webbrowser en ga naar de onderstaande URL.

De informatie die scope nodig heeft om de analyse uit te voeren, kan worden ingevoerd. Kies via het pop-upmenu voor soorten de soort die onderzocht moet worden. Het is belangrijk om de juiste soort te kiezen, omdat scope naar het genoom verwijst om de achtergrondfrequenties van voorkomen te berekenen.

Voor elk kandidaatmotief wordt de stroomopwaartse sequentie onderzocht. Keuzerondjes worden gebruikt om te kiezen tussen intergeen of een vaste lengte. Bij de intergene optie wordt de gehele sequentie tussen het gen van belang en het voorafgaande gen geanalyseerd, terwijl bij de keuze voor een vaste lengte precies dat aantal nucleotiden stroomopwaarts van het begin van het huidige gen wordt bekeken.

Geef vervolgens bij scope aan welke genenset moet worden geanalyseerd door de genenlijst of een fasta-sequentie in het tekstveld voor de genenlijst te plakken, of door op de knop 'bestand kiezen' te drukken om het bestand te selecteren. Het veld 'resultaten moeten bevatten' kan worden gebruikt om een motief in te voeren dat scope in de analyse moet betrekken, wat nuttig is bij het zoeken naar een specifiek motief. In het laatste gedeelte op de pagina kan een e-mailadres en een opmerking worden ingevoerd om samen met de analyse op te slaan.

Als dit binnen het bereik is ingevuld, wordt er een e-mail verzonden met een link terug naar de webpagina met de resultaten. Nu de parameters voor het bereik zijn beschreven, wordt de knop voor de voorbeeldzoekopdracht gebruikt om te demonstreren hoe het scope-programma wordt uitgevoerd. Door op deze knop te drukken, worden automatisch alle noodzakelijke gegevens ingevuld die voor een handmatige uitvoering zijn beschreven.

Drie genen worden automatisch ingevoerd en de juiste keuzes worden geselecteerd voor de overige velden. Deze drie genen zijn betrokken bij telomeeronderhoud via recombinatie in croce visier. Door de optie 'extra genen' aan te vinken, wordt scope geïnstrueerd om het genoom te doorzoeken en andere genen te identificeren die dit upstream-motief hebben, wat resulteert in een hogere motiefscore wanneer ze aan de oorspronkelijke genenset worden toegevoegd.

Start ten slotte de analyse door op de knop run scope onderaan de pagina te klikken. Nadat de analyse is uitgevoerd, verschijnen de resultaten op het scherm. Bovenaan de pagina staat een tabel met informatie over de motieven die met scope zijn gevonden.

De eerste kolom bevat een lijst met gevonden motieven en kleine gekleurde vierkanten dienen als legenda voor de grafische motiefkaart die hieronder wordt weergegeven. De weergave van een bepaald motief kan worden in- of uitgeschakeld door op het gekleurde vakje te klikken. Andere datakolommen bevatten 'count', het aantal keren dat het motief voorkomt in de gehele genenset, 'sig value', een indicatie van de significantie van dat motief, 'coverage', de fractie van de ingediende genen die ten minste één instantie van dat motief bevatten, en 'algorithm', wat aangeeft welk van de drie scope-componentalgoritmen is gebruikt om het motief te detecteren.

Door op een van de vermelde motieven te klikken, wordt de gebruiker naar een pagina geleid met gedetailleerde informatie over dat motief. Op deze pagina wordt het motief op drie manieren weergegeven: een sequentielogo, een positiegewichtsmatrix en een lijst van alle motiefinstanties met hun posities, strengen en genen.

Verderop op de pagina staan aanvullende details over de resultaten van de zoektocht naar andere genen die dit motief bevatten. In dit geval waren er 65 andere genen die het motief bevatten, waarbij ze allemaal de SIG-waarde verbeterden toen ze aan de oorspronkelijke gene.Set werden toegevoegd. Door op 'add check genes to search' te klikken, keert u terug naar de pagina voor de instellingen van de scope.

Wanneer deze genen aan de oorspronkelijke genset worden toegevoegd en de parameterset wordt gehanteerd zoals in het voorgaande voorbeeld, worden er 10 extra genen aan de oorspronkelijke drie toegevoegd. De resultaten van de scope-analyse van de extra genen voor dit motief worden hier getoond. De oorspronkelijke drie genen staan onderaan de resultaten.

Kijkend naar het patroon van de motieven in de upstream-regio van deze extra genen, is duidelijk te zien dat deze vergelijkbaar zijn. Het oorspronkelijke motief is nu het motief met de hoogste score in de getoonde set; dit is een aanvullend analyseresultaat van een andere set genen die betrokken zijn bij de ribosoombiogenese. Er is duidelijk een patroon van twee motieven zichtbaar dat voor de meeste onderzochte genen kan worden waargenomen.

De grafische weergave van scope maakt het voor de gebruiker zeer eenvoudig om dit soort patronen te herkennen. In tegenstelling tot veel andere motiefzoekers vereist scope niet dat de gebruiker schattingen maakt over de lengte van het motief of de soorten motieven waarnaar het programma moet zoeken. Of u nu een expert of een beginner bent, scope heeft dezelfde interface en zal voor u dezelfde resultaten opleveren.

Daarnaast biedt het vermogen van scope om andere genen te vinden die mogelijk co-reguleren met uw initiële genenset nieuwe ideeën voor biologische experimenten. De ensemble-benadering betekent doorgaans dat scope de meest betekenisvolle resultaten teruggeeft, vaak veel nauwkeuriger dan in andere motiefzoekers. Vergeet echter niet dat u, als levenswetenschapper, de uiteindelijke interpreteerder van de resultaten bent.

Ongeacht wat de computer aangeeft, moeten de resultaten logisch zijn binnen de biologische context.