Dokładna rekonstrukcja sieci regulacyjnych, które kontrolują ekspresję genów jest jednym z kluczowych wyzwań w biologii molekularnej. Chociaż ekspresja genów ekspresja genów i dynamika stanu chromatyny są ostatecznie kodowane przez konstelacje miejsc wiązania rozpoznawanych przez regulatory, takie jak czynniki transkrypcyjne (TF) i mikroRNA (miRNA), nasze zrozumienie tego kodu regulacyjnego i jego i jego zależnego od kontekstu odczytu pozostaje bardzo ograniczone. Biorąc pod uwagę, że u ssaków istnieją tysiące potencjalnych regulatorów u ssaków, nie jest praktyczne stosowanie bezpośrednich eksperymentów w celu zidentyfikowania, które z nich odgrywają kluczową rolę dla konkretnego systemu zainteresowania. Opracowaliśmy metodologię, która modeluje ekspresję genów lub modyfikacje chromatyny w kategoriach przewidywań miejsc regulacyjnych w całym genomie i całkowicie zautomatyzowaliśmy ją w internetowym narzędziu o nazwie ISMARA (Integrated System for Motif Activity Response Analysis). Biorąc pod uwagę tylko ekspresję genów lub dane o stanie chromatyny w zestawie próbek jako dane wejściowe, ISMARA identyfikuje kluczowe TF i miRNA napędzające zmiany ekspresji/chromatyny i dokonuje szczegółowych szczegółowe przewidywania dotyczące ich ról regulacyjnych. Obejmują one przewidywane aktywności regulatorów w próbkach, ich cele w całym genomie, wzbogacone kategorie genów kategorie genów wśród celów i bezpośrednie interakcje między regulatorami. Stosując ISMARA do zestawów danych z dobrze zbadanych systemów, pokazujemy, że konsekwentnie identyfikuje znane kluczowe regulatory ab initio. Przedstawiamy również szereg nowych przewidywań, w tym interakcje regulacyjne we wrodzonej odporności, główny regulator główny regulator różnicowania śluzówkowo-rzęskowego, TF konsekwentnie pomijane w nowotworach oraz TF, które pośredniczą w specyficznych modyfikacjach chromatyny.
Czym jest ISMARA?
ISMARA (Integrated System for Motif Activity Response Analysis) to narzędzie internetowe, które modeluje ekspresję genów lub modyfikacje chromatyny pod względem przewidywanych miejsc regulacyjnych w całym genomie. Biorąc pod uwagę tylko dane dotyczące ekspresji genów lub stanu chromatyny w zestawie próbek jako dane wejściowe, ISMARA identyfikuje kluczowe TF i miRNA napędzające zmiany ekspresji/chromatyny i dokonuje szczegółowych prognoz dotyczących ich ról regulacyjnych. Obejmują one przewidywaną aktywność regulatorów w próbkach, ich cele w całym genomie, wzbogacone kategorie genów wśród celów oraz bezpośrednie interakcje między regulatorami.