Использование СФЕРА для выявления потенциальных регулирования мотивы в Coregulated Гены

Общая цель следующего эксперимента заключается в выявлении потенциальных регуляторных сигналов в группах совместно регулируемых генов, а также в поиске других генов, которые могут функционально принадлежать к данной группе. Это достигается путем подачи списка генов-кандидатов или последовательностей в алгоритм scope. На втором этапе анализируются результаты анализа для выявления мотивов с высокими показателями.

Для дальнейшего исследования выбирается один или несколько мотивов. Затем дополнительные гены, выявленные с помощью scope для конкретного мотива, объединяются с исходным набором генов и повторно подаются в scope для анализа. В результате получаются данные, демонстрирующие паттерны мотивов в новом расширенном наборе генов. Эти паттерны служат для подтверждения идентификации исходного мотива и позволяют выделить дополнительные гены, которые могут быть рассмотрены для дальнейшего биологического исследования на предмет корегуляции с исходными генами, проанализированными в scope.

Основным преимуществом данного подхода заключается в том, что, в отличие от других инструментов поиска мотивов, scope использует ансамблевый метод, состоящий из ряда различных алгоритмов, каждый из которых предназначен для поиска определенного типа мотивов. Кроме того, scope не требует от пользователя предоставления неизвестной информации, такой как длина мотива или ожидаемое количество вхождений мотива. Пользовательский интерфейс предельно прост и не требует специальных знаний в области поиска регуляторных последовательностей.

Таким образом, пользователь сможет провести анализ очень простым и понятным способом. Результаты Scope представлены в виде наглядных графиков, что позволяет интуитивно находить закономерности и выявлять интересующие вас мотивы. Для начала подготовьте список названий генов, которые могут регулироваться совместно.

Для анализа с помощью scope сохраните список в виде текстового файла или скопируйте его в буфер обмена, чтобы позже вставить в scope. Файл должен содержать одно название гена в каждой строке без какой-либо дополнительной информации. Запустите веб-браузер и перейдите по указанному здесь URL-адресу.

Введите информацию, необходимую программе scope для проведения анализа. В выпадающем меню «species» выберите исследуемый вид. Важно выбрать правильный вид, так как scope использует соответствующий геном для расчета фоновых частот встречаемости.

Для любого потенциального мотива исследуется вышележащая последовательность. С помощью переключателей выбирается либо межгенный интервал, либо фиксированная длина. При выборе межгенного интервала анализируется вся последовательность между интересующим геном и предыдущим геном, тогда как при выборе фиксированной длины рассматривается точно указанное количество нуклеотидов выше по течению от начала текущего гена.

Затем укажите программе scope, какой набор генов необходимо проанализировать, вставив список генов или последовательность в текстовое поле для списка генов или нажав кнопку выбора файла для выбора соответствующего файла. Раздел «The results must include» можно использовать для ввода мотива, который scope должна включить в анализ; это полезно при поиске конкретного мотива. Последний раздел на странице можно использовать для ввода адреса электронной почты и комментария, которые будут сохранены вместе с результатами анализа.

Если данное поле заполнено, будет отправлено электронное письмо со ссылкой на веб-страницу с результатами. После описания параметров области поиска с помощью кнопки «пример поиска» будет продемонстрировано, как запускается программа поиска. Нажатие этой кнопки автоматически заполнит всю необходимую информацию, которая была описана для ручного запуска.

Три гена вводятся автоматически, а для остальных полей выбираются соответствующие параметры. Эти три гена участвуют в поддержании теломер посредством рекомбинации в croce visier. Если оставить отмеченным параметр «дополнительные гены» (extra genes), программа scope просканирует геном и определит все остальные гены, имеющие данный апстрим-мотив, что приведет к увеличению показателя мотива при их добавлении к исходному набору генов.

Наконец, запустите анализ, нажав кнопку run scope в нижней части страницы. После завершения анализа результаты отобразятся на экране. В верхней части страницы представлена таблица с информацией о мотивах, обнаруженных с помощью scope.

В первом столбце содержится список обнаруженных мотивов, а маленькие цветные квадраты служат легендой для представленной ниже графической карты мотивов. Отображение любого конкретного мотива можно включить или выключить, нажав на соответствующий цветной квадрат. Другие столбцы данных включают: count — количество случаев появления мотива во всем наборе генов; sig value — показатель значимости данного мотива; coverage — доля представленных генов, содержащих по крайней мере один экземпляр этого мотива; и algorithm, указывающий, какой из трех алгоритмов компонента scope был использован для обнаружения мотива.

При нажатии на любой из перечисленных мотивов пользователь переходит на страницу с подробной информацией об этом мотиве. На данной странице мотив представлен тремя способами: в виде логотипа последовательности, позиционно-весовой матрицы и списка всех экземпляров мотива с указанием их положений, цепей и генов.

Ниже на странице приведены дополнительные сведения о результатах поиска других генов, содержащих данный мотив. В данном случае было обнаружено 65 других генов с этим мотивом, и каждый из них при добавлении в исходный набор генов (gene.Set) приводил к улучшению значения SIG. Нажатие кнопки «add check genes to search» вернет вас на страницу настройки области поиска.

При добавлении этих генов к исходному набору генов и использовании параметров, как в предыдущем примере, к исходным трем генам добавляются еще 10 генов. Здесь представлены результаты анализа охвата дополнительных генов для данного мотива. Три исходных гена расположены в нижней части результатов.

Анализ структуры мотивов в апстрим-области этих дополнительных генов наглядно демонстрирует их сходство. Исходный мотив в настоящее время является мотивом с наивысшим баллом в данном наборе; здесь представлен результат дополнительного анализа другого набора генов, участвующих в биогенезе рибосом. Отчетливо видна закономерность из двух мотивов, которая наблюдается у большинства исследуемых генов.

Графический вывод scope позволяет пользователю легко распознавать подобные паттерны. В отличие от многих других инструментов поиска мотивов, scope не требует от пользователя угадывать длину мотива или определять типы мотивов, которые должна искать программа. Независимо от того, являетесь ли вы экспертом или новичком, scope предоставляет одинаковый интерфейс и обеспечивает идентичные результаты.

Кроме того, способность scope находить другие гены, которые могут корегулироваться с вашим исходным набором генов, дает новые идеи для биологических экспериментов. Ансамблевый подход обычно означает, что scope возвращает наиболее значимые результаты, причем зачастую гораздо более точно, чем другие инструменты поиска мотивов. Однако не забывайте, что окончательным интерпретатором результатов являетесь вы, специалист в области наук о жизни.

Независимо от того, что показывает компьютер, результаты должны быть логичными с точки зрения биологического контекста.