게놈 넓은 식별 및 소문의 ATL E3 유비퀴틴 리가 유전자 가족의 식 메타 분석을 위한 포괄적인 워크플로
Summary
이 문서에서는 식별 및 Levadura에 애기 Tóxicos (ATL) E3 유비퀴틴 ligases 제품군에 적용 하는 소문에 유전자 가족의 특성에 대 한 절차를 설명 합니다.
Abstract
분류 및 명명법 가족에 있는 유전자의 인코딩된 단백질의 다양성의 설명 하 고 특히 또는 시퀀스 모티프의 존재 등 여러 가지 기능에 대해 가족 기능 예측에 크게 기여할 수 있다 포스트 번역 상 수정 및 다른 조건에서 가족 구성원의 식 프로 파일에 대 한 사이트. 이 작품에서는 유전자 가족 특성에 대 한 상세한 프로토콜을 설명합니다. 여기, 프로시저 Levadura에서 애기 Tóxicos (ATL) E3 유비퀴틴 리가 소문에는 가족의 특성에 적용 됩니다. 단백질 지역화 및 인 산화 위치의 예측, 보존된 단백질 모티프의 분석, 유전자 지역화, 구조, 그리고 복제의 특성, 가족 구성원의 게놈 넓은 id를 포함 하는 방법 뿐만 아니라 유전자 표현에서 서로 다른 데이터 집합에 가족 프로 파일링. 실험 목적에 따라 추가 분석 연장 될 수 있는, 그런 절차는 게놈 데이터 사용할 수 있습니다, 어떤 식물 종에 어떤 유전자 가족에 적용 될 수 하 고 재미 있는 후보를 식별 하기 위해 귀중 한 정보를 제공 합니다. 기능 연구에 대 한 그들의 환경에 적응 하는 식물의 분자 메커니즘에 대 한 통찰력을 주는.
Introduction
지난 10 년 동안 많은 연구 grapevine 유전체학에서 실시 했다. Grapevine 인정된 경제적으로 관련 작물 이다, 과일 개발 연구 biotic 및 abiotic 스트레스에 나무가 우거진 식물의 응답에 대 한 모델 되고있다. 이러한 맥락에서 20071 왕 vinifera cv PN40024. 게놈 및 20112 의 업데이트 된 버전의 릴리스 “Omics”-규모 데이터의 급속 한 축적 하 고 높은 처리량 연구의 주도. 게시 된 시퀀스 데이터를 바탕으로, 주어진된 유전자 가족 (일반적으로 보존된 모티브, 구조적 및 기능적 유사성과 진화 관계를 공유 하는 단백질의 구성)의 포괄적인 분석 수행할 수 있는 지금 밝히기는 분자 기능, 진화, 고 진 식 프로필. 이러한 분석은 유전자 가족 게놈 넓은 수준에 생리 적 프로세스를 제어 하는 방법을 이해 하는 데 기여할 수 있다.
플랜트 라이프 사이클의 여러 측면 유비퀴틴 중재 일반 세포 프로세스를 미세 조정된 회전율을 필요로 하는 주요 단백질의 저하에 의해 통제 된다. 중요 한 저하 유비퀴틴 중재 프로세스의 구성 요소는 E3 유비퀴틴 ligases는 특정 대상3의 채용 덕분에 시스템 유연성에 대 한 책임이 있습니다. 따라서 이러한 효소 예측 애기 thaliana 게놈4, 각 E3 유비퀴틴 리가 특정 대상 단백질의 ubiquitination에 대 한 행동에 약 1400 E3 리가 인코딩 유전자와 거 대 한 유전자 가족을 나타냅니다. 식물에 있는 세포 기질-관련 ubiquitination의 중요성에도 불구 하 고 약간 ubiquitination 통로 규제 하는 방법에 대 한 알려져 있다 하 고 대상 단백질 몇 가지 경우에만 확인 되었습니다. 이러한 특이성 및 규제 메커니즘의 해독 의존 먼저 식별 하 고 특히에서 시스템의 다른 구성 요소의 E3 ligases 합니다. 유비퀴틴 ligases 중 ATL 인도의 91 회원 A. thaliana 반지-h 2 손가락 도메인5,6, 방어와 호르몬 응답7역할 그들 중 일부를 표시에서 확인 된 특징 이다.
새로운 유전자 가족의 구성원을 정의 하는 첫 번째 중요 한 단계 합의 모티프, 주요 도메인, 단백질 시퀀스 특성 등 가족 기능의 정확한 정의 이다. 실제로, 모든 유전자 가족의 폭발 분석에 따라 신뢰할 수 있는 검색 일부 필수 시퀀스 특성을 단백질 기능/활동, 단백질 서명으로 봉사에 대 한 책임 특정 단백질 도메인에 필요 합니다. 이 상 일반적인 시퀀스를 격리 하기 위해 다른 식물 종, 동일한 가족에 속하는 다른 유전자를 분석 하 여 달성 하거나 다른 식물 종에는 동일한 유전자 가족의 이전 특성에 의해 촉진 될 수 있습니다. 가족 구성원 수 있습니다 다음 개별적으로 작성 된 특정된 식물 종에 대 한 국제 컨소시엄에 의해 해결 하는 일반적인 규칙에 따라. Grapevine에 예를 들어, 이러한 절차 수립 등 V. vinifera A. thaliana 계통 발생 나무의 건설 포도 유전자 주석 (sNCGGa)에 대 한 슈퍼 전문 어 위원회의 권고를 복종 된다 유전자 가족 유전자 주석 있도록 뉴클레오티드 시퀀스8에 따라.
가족 구성원 및 유전자 중복 조사 염색체 현지화 전체 게놈 또는 협동 중복된 유전자의 존재를 강조 하실 수 있습니다. 이러한 정보가 나타납니다 이후 표시 기능 중복 되거나 다른 상황, 즉, 비 기능화, 네오-기능화, 또는 하위 기능화9공개 될 상 상속 유전자 기능을 해명 하는 데 유용. 두 네오-및 하위-functionalization는 환경10변화에 적응 하는 식물에 대 한 새로운 세포 구성 요소를 제공 하는 유전 참신을 만드는 중요 한 이벤트. 특히, 조상의 유전자의 중복과 새로운 유전자의 생산 매우 자주 grapevine 게놈의 진화 하는 동안 되었고 grapevine에 인접 하 고 협동 중복에서 발생 하는 새로 형성된 된 유전자를 새로운 생산 가능성이 있었다 함수11.
또 다른 주요 요소 유전자 가족 기능 해독 transcriptomic 프로필입니다. Transcriptomic 데이터의 엄청난 금액을 액세스를 부여 하는 공용 데이터베이스의 가용성은 대규모 철에 식 분석을 사용 하 여 유전자 가족에 상 상속 기능을 할당 하 따라서 악용 될 수 있습니다. 실제로, 특정 식물 기관 또는 특정 스트레스에 대 한 응답에 일부 유전자의 독특한 표현 정의 된 조건에서 해당 단백질의 상 상속 역할에 관한 몇 가지 힌트를 줄 수 있고 가능한에 대 한 가설에 지원을 제공합니다 다른도 전에 대응 하는 유전자 중복된의 하위 기능화. 그 목적, 여러 데이터 집합을 고려 하는 것이 중요 하다:이 식을 행렬, grapevine 기관과 발달 단계12, 게놈 넓은 transcriptomic 아틀라스 등 이미 유전자 수 또는 애드혹 으로 건축 될 수 있다 transcriptomic를 정의 거쳤다 특정 식물 종에 대 한 데이터 집합을 검색 합니다. 또한, 두 행렬을 사용 하는 간단한 방법, 인덱스도 유사성 데이터와 인덱스도 공동 식 계수와 함께 다른 하나 적용할 수 있는 유전자 가족 내에서 시퀀스 유사성과 표현의 패턴 간의 관계를 평가 하.
이 작품의 목적은 잘 달성 하기 위해 단백질 현지화 및 인 산화 사이트의 예측으로 유전자 구조, 보존된 단백질 모티프, 염색체 위치, 유전자 중복, 및 식 패턴을 정의 하는 글로벌 접근 방식을 제공 하는 식물에서 유전자 가족의의 완전 한 특성화 이러한 포괄적인 접근 방식은 여기 소문에 ATL E3 유비퀴틴 리가 가족의 특성에 적용 됩니다. 신흥 멤버 역할의 ATL 인도의 주요 세포질 과정7조절에,에 따르면이 작품 수 있습니다 잘 기능 연구에 대 한 강한 후보자의 식별을 지원 하 고 결국 경 세 하는 분자 메커니즘을 해명는 이 중요 한 작물의 환경에의 적응입니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
게놈 시대에 많은 유전자 가족 깊이 여러 종의 식물에 특징 되어 있다. 이 정보 기능 연구 예비 이며 가족의 다른 구성원의 역할을 자세히 조사 하는 프레임을 제공 합니다. 이러한 맥락에서 중복 때 이름을 할당 하지 독립적으로 다른 유전자를 다양 한 연구 그룹에 의해 발생할 수 있는 혼란을 피하는 가족의 각 구성원을 고유 하 게 식별 하는 명명법 시스템 허용에 대 한 필요 또한 있다.
<p class…Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
일 공동 프로젝트 2014 (grapevine에 ATL 유전자 가족의 그리고 Plasmopara viticola저항에의 참여의 특성화) 프레임 내 베로나의 대학에 의해 지원 되었다.
Materials
| Personal computer | |||
| Basic Local Alignment Search Tool (BLAST) | https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi | ||
| Molecular Evolutionary Genetics Analysis (MEGA) | http://www.megasoftware.net/ | ||
| Motif-based sequence analysis tools (MEME) | http://meme-suite.org/ | ||
| Geneious | Biomatters Limited | http://www.geneious.com/ | |
| ProtParam Tool | http://web.expasy.org/protparam/ | ||
| ngLOC | http://genome.unmc.edu/ngLOC/index.html | ||
| TargetP v1.1 Server | http://www.cbs.dtu.dk/services/TargetP/ | ||
| Protein Prowler | http://bioinf.scmb.uq.edu.au:8080/pprowler_webapp_1-2/ | ||
| MUsite | http://musite.sourceforge.net/ | ||
| Pfam | http://pfam.xfam.org/ | ||
| TMHMM Server v. 2.0 | http://www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM/ | ||
| ProtScale | http://web.expasy.org/protscale/ | ||
| Grape Genome Database (CRIBI) | http://genomes.cribi.unipd.it/grape/ | ||
| PhenoGram | http://visualization.ritchielab.psu.edu/phenograms/plot | ||
| MCScanX | http://chibba.pgml.uga.edu/mcscan2/ | ||
| Interactive Tree Of Life (iTOL) | http://itol.embl.de/ | ||
| UniProt | http://www.uniprot.org/ | ||
| Phylogeny.fr | http://www.phylogeny.fr/index.cgi | ||
| MUSCLE | http://www.ebi.ac.uk/Tools/msa/muscle/ | ||
| Gblocks Server | http://molevol.cmima.csic.es/castresana/Gblocks_server.html | ||
| Vitis vinifera cv. Corvina gene expression Atlas datamatrix | https://www.researchgate.net/publication/273383414_54sample_datamatrix_geneIDs_Fasoli2012 | ||
| Multi Experiment Viewer (MeV) | http://mev.tm4.org/#/welcome | ||
| Sequence Read Archive (SRA) | https://www.ncbi.nlm.nih.gov/sra | ||
| R | https://www.r-project.org/ | ||
| EMBOSS Needle (EMBL-EBI) | http://www.ebi.ac.uk/Tools/psa/emboss_needle/ |
References
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