Instrument gratuit de bioinformatică pentru a repeta repetițiile simple ale genotipului digital

SSRgenotyper este un instrument de bioinformatică nou dezvoltat, care permite cercetătorilor să genotipeze digital populațiile în serie folosind repetări de secvențe simple (SSR), o sarcină care anterior necesita abordări laborioase.

Raport într – un număr recent al Aplicații în științe vegetale, dezvoltatorii de instrumente au proiectat programul pentru a se integra perfect cu alte aplicații utilizate în prezent pentru detectarea și analiza SSR-urilor.

Repetările secvenței simple sunt lanțuri scurte de nucleotide repetate care tind să mute. Varietatea acestora ADN secvențele le fac ideale pentru analize genetice pentru a face diferența între indivizi și sunt adesea un indiciu al preferinței pentru paternitate și testarea criminalistică.

În zonele de cercetare, SSRS are avantajul suplimentar de a fi selectiv neutru, ceea ce înseamnă că nu codifică niciun fel de caracteristici fizice și, prin urmare, nu sunt supuse majorității tipurilor de selecție naturală, ceea ce le face un instrument excelent pentru studierea populațiilor fără efectele neclare ale evoluție convergentă.

Progresele recente în secvențierea generației următoare au ajutat la eficientizarea identificării SSR, în special în organismele model sau grupurile cu asamblarea genomului de referință disponibilă. Pe măsură ce tehnologia continuă să se îmbunătățească și secvențierea costurilor scade, secvențierea unor porțiuni mari de genomi în scopul analizei SSR, chiar și în organismele nemodele, devine din ce în ce mai practică și răspândită în literatura științifică.

Flux de lucru SSRgenotyper

Flux de lucru care ilustrează procesul de descoperire SSR, amplificare ADN și citire cartografică. Odată ce SSR-urile au fost identificate și mapate, acele informații pot fi exportate ca SAM către SSRgenotyper pentru a efectua toate genotipurile relevante, pentru a elimina alelele nevalide și pentru a le filtra. Rezultatele genotipării pot fi apoi exportate în mai multe perioade de fișiere pentru analize ulterioare în aval.
Credite: Lewis, DH, DE Jarvis și PJ Maughan. 2020. SSRgenotyper: o aplicație simplă de genotipare a replicării secvenței pentru replicarea genomului întreg și proiecte reprezentative de secvențiere mai mici. Aplicații în științe vegetale 8 (12): e11402. https://doi.org/10.1002/aps3.11402

Cu toate acestea, procesul de genotipare – determinarea indivizilor care au alele – se bazează în continuare pe imagistica ADN amplificată pe gel de electroforeză, un proces potențial periculos, deoarece fragmentele de ADN sunt adesea colorate cu substanțe chimice cancerigene.

De asemenea, are problema adăugată a măsurării alelelor pe baza mărimii benzilor rezultate, care estimează numărul de nucleotide din fragmentul de ADN amplificat. Deoarece pot exista mici variații în regiunile de flancare care înconjoară SSR-urile de interes și pentru că nu există o metodă standard pentru determinarea mărimii alelelor folosind aceste metode, rezultatele genotipării unui singur experiment nu pot fi ușor transferate sau comparate cu un alt experiment.

Dezvoltarea SSRgenotyper înseamnă că astfel de eforturi de laborator au încetat. Lucrând mână în mână cu alte programe bioinformatice care detectează SSR-urile în ADN-ul de referință și programe care aliniază datele secvenței din populațiile țintă cu fișierul de referință SSR corespunzător, SSRgenotyper este capabil să genotipeze rapid toate SSR-urile pentru fiecare probă într-o singură secvență.

„SSRgenotyper face următorul pas prin genotiparea SSR-urilor în cadrul populațiilor în ordine – strict din secvențierea datelor (fără PCR sau electroforeză)”, a declarat Jeff Maughan, profesor de științe ale plantelor și faunei sălbatice la Universitatea Brigham Young și autor principal al studiului. “Rezultatul de la SSRgenotyper este fișierele pregătite pentru analiza genetică a populației sau formarea hărții de conectivitate.”

Programul nu numai că reduce cantitatea de timp și muncă necesară pentru populațiile de genotip, ci rezolvă și problema transferabilității inerente estimărilor de electroforeză prin numărarea directă a numărului total de perechi de baze în secvența specifică de repetare.

„Deoarece SSR-urile sunt genotipate pe baza numărului de motive repetate la locusul SSR și nu pe dimensiunea produsului PCR, apelurile de alelă sunt standardizate și transferabile de la proiect la proiect sau de la laborator la laborator”, a spus Maughan.

Programul, codat în Python 3, necesită doar trei argumente poziționale pentru a rula, oferă opțiunea de a specifica mai multe argumente condiționale (cum ar fi pragurile procentuale pentru heterozigoitate, dimensiunea regiunilor pe fiecare parte și pentru eliminarea alelelor splendide) și poate să fie efectuate pe un computer desktop obișnuit.

Odată finalizat, SSRgenotyper produce mai multe tipuri de fișiere, inclusiv fișiere de sinteză și statistice de bază, precum și .pop și .map și un fișier de aliniere formatat pentru utilizare în programe suplimentare pentru a facilita analiza în aval.

Ca dovadă a conceptului, Maughan și colegii săi au testat SSRgenotyper corectitudine atunci când se determină cu exactitate genotipul unei persoane prin rularea programului pe secvențe de quinoa disponibile publicului (Chenopodium quinoa) și speciile de ovăz Ovăzul Atlanticului. Rata de precizie rezultată a fost de 97% sau mai mult, care a crescut odată cu includerea citirilor de secvențe suplimentare.

Odată cu dezvoltarea și eficiența continuă a metodelor de secvențiere de generația următoare, instrumente precum SSRgenotyper par a fi gata să reducă cantitatea de muncă de laborator necesară în studiile genetice.

„Secvențierea este deja metoda de alegere în majoritatea proiectelor de cercetare genetică”, spune Maughan. „Pe măsură ce costurile continuă să scadă și se dezvoltă noi instrumente de bioinformatică, este foarte probabil ca viitoarele studii de genetică a populației să se bazeze exclusiv pe secvențierea următoarei generații – evitând complet sarcinile oneroase de PCR și electroforeză.”

Referință: „SSRgenotyper: O aplicație simplă de genotipare repetată a secvențierii pentru replicarea genomului întreg și proiecte de secvențiere reprezentative mai mici” de Daniel H. Lewis, David E. Jarvis și Peter J. Maughan, 3 decembrie 2020, Aplicații în științe vegetale.
DOI: 10.1002 / aps3.11402

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Nanofibrele centrifugale multifuncționale pun un nou efect asupra măștilor COVID-19

Figura (A) Ilustrația schematică a procesului de producție a nanofibrelor polimerului centrifug polimer multispinning. (B) Nanofibrele polimerice sunt rotite de sistem. O...

Arheologii găsesc dovezi din monumentele de câini domestici din Peninsula Arabică Antică

Situat în regiunea tărâmurilor Alula, în nord-vestul Arabiei Saudite, acest cimitir este acum rar construit pe pământ pentru Arabia Neolitică-Calcolitică și este un ajutor...

Pe măsură ce straturile de gheață s-au topit, nivelul mării a crescut până la 18 metri

Se știe că creșterea nivelului mării datorită schimbărilor climatice este o amenințare majoră. Noile cercetări au arătat că evenimentele anterioare de pierdere a...

Oamenii de știință identifică genele umane care luptă împotriva infecției cu SARS-CoV-2

Vedere microscopică a coronavirusului. Credit: Yeti punctat Cercetările indică controlul genelor care stimulează interferonul SARS-CoV-2 Copie Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebis au...

Noua tehnică „Mașina timpului” dezvăluită pentru măsurarea celulei

Celulele dendritice (roșii / verzi co-colorate) într-un folicul limfoid (fragment de peyer) drenează intestinul (albastru). Credit: Wang Cao și Shengbo Zhang, WEHI Utilizând o...

Newsletter

Subscribe to stay updated.