MOTYWACJA: Sekwencje mRNA i wyrażone znaczniki sekwencji stanowią jedne z najbardziej najbardziej obfite dane eksperymentalne do identyfikacji genów i alternatywnie spliced produktów u metazoanów. Te sekwencje transkryptów są często badane przez dopasowując je do szablonu sekwencji genomowej. Dla istniejących programów, podatne na błędy, polimorficzne i międzygatunkowe dane, a także niekanoniczne miejsca splicingu splice, nadal stanowią znaczące bariery w tworzeniu dokładnych, kompletnych wyrównania. WYNIKI: Przyjęliśmy nowatorskie podejście do wyrównywania splotów, które w znaczący sposób łączy informacje z podobieństwa sekwencji z informacjami uzyskanymi z modeli miejsc splicingu PSSM modeli miejsc splicingu. Systemy punktacji zostały wybrane tak, aby zmaksymalizować ich moc dyskryminacji, a programowanie dynamiczne (DP) zostało zastosowane w celu zagwarantowania optymalnego aby zagwarantować znalezienie optymalnych rozwiązań. Wynikowy program, EXALIN, działał lepiej niż inne popularne narzędzia testowane w szerokim zakresie warunków, które obejmowały wykrywanie mikro-eksonów i porównania międzygatunkowe między człowiekiem a myszą. Dla poprawy prędkości przy jedynie marginalnym spadku dokładności przewidywania miejsca splotu, EXALIN może wykonywać ograniczone DP kierując się wynikiem z BLASTN. DOSTĘPNOŚĆ: Kod źródłowy, pliki binarne, skrypty, macierze punktacji i modele miejsc splice dla człowieka, myszy, ryżu i Caenorhabditis elegans wykorzystane w tym badaniu są są opublikowane na stronie http://blast.wustl.edu/exalin. Oprogramowanie (skrypty, kod źródłowy oprogramowanie (skrypty, kod źródłowy i pliki binarne) są chronione prawami autorskimi, ale mogą być używane bezpłatnie. --- MOTYWACJA: Zdecydowana większość intronów w genach kodujących białka wyższych eukariontów ma dinukleotyd GT na swoim 5'-końcu i dinukleotyd AG na końcu 3'. Około 1-2% intronów jest niekanonicznych, z najbardziej rozpowszechnionym podtyp niekanonicznych intronów charakteryzuje się dinukleotydami GC i AG odpowiednio na ich 5'- i 3'-końcach. Większość obecnych programów do przewidywania genów oprogramowanie, czy to oparte na podejściu ab initio, czy na spliced alignment, nie zawiera wyraźnych modeli dla niekanonicznych intronów lub może je całkowicie wykluczyć. ich przewidywanie. Przy obecnej ilości danych dotyczących genomu i transkryptów, możliwe jest obecnie możliwe jest zastosowanie metodologii statystycznej do przewidywania niekanonicznych miejsc splotu. splice site. Zastosowaliśmy jedno z takich podejść i opisaliśmy szkolenie oraz i wdrożenie modeli miejsc splicingowych GC-donor dla Arabidopsis i ryżu, w celu celu zbadania, czy specyficzne modelowanie niekanonicznych intronów może zwiększyć dokładność przewidywania struktury genów. dokładność przewidywania struktury genów. WYNIKI: Nasze wyniki wskazują, że włączenie niekanonicznych modeli miejsc splice daje radykalną poprawę w adnotacji genów zawierających GC-AG i AT-AC niekanoniczne introny. Porównanie modeli pokazuje różnice między gatunkami jednoliściennymi i dwuliściennymi, ale także sugeruje tendencyjność specyficzną dla intronów GC niezależne od kladu taksonomicznego. Przedstawiamy również dowody na to, że introny GC-AG występują preferencyjnie w genach o nietypowo wysokiej liczbie eksonów. DOSTĘPNOŚĆ: Kod źródłowy dla zaktualizowanych wersji GeneSeqer i SplicePredictor (dystrybuowany wraz z kodem GeneSeqer) jest dostępny pod adresem http://bioinformatics.iastate.edu/bioinformatics2go/gs/download.html. Sieć dla Arabidopsis, ryżu i innych gatunków roślin są dostępne pod adresem http://www.plantgdb.org/PlantGDB-cgi/GeneSeqer/AtGDBgs.cgi, http://www.plantgdb.org/PlantGDB-cgi/GeneSeqer/OsGDBgs.cgi i http://www.plantgdb.org/PlantGDB-cgi/GeneSeqer/PlantGDBgs.cgi, odpowiednio. A SplicePredictor jest dostępny pod adresem http://bioinformatics.iastate.edu/cgi-bin/sp.cgi. Oprogramowanie do generowania i parametryzacji dla bayesowskich modeli miejsc splicingu jest dostępne pod adresem http://gremlin1.gdcb.iastate.edu/~volker/SB05B/BSSM4GSQ/ --- Introny zależne od U12 występują w niewielkiej liczbie w większości genomów eukariotycznych, ale ich rzadkość ich niedobór sprawia, że dokładna charakterystyka ich właściwości stanowi wyzwanie. Obliczeniowe wyszukiwanie intronów zależnych od U12 przeprowadzono przy użyciu wstępnej wersji sekwencji ludzkiego genomu. sekwencji ludzkiego genomu. Ludzkie sekwencje ekspresyjne potwierdziły 404 intronów zależnych od U12 w ludzkim genomie, co stanowi 6-krotny wzrost w stosunku do całkowitej liczby nieredundantnych intronów zależnych od U12 zidentyfikowanych wcześniej we wszystkich genomach. genomach. Chociaż większość tych intronów miała terminalne dinukleotydy AT-AC lub GT-AG dinukleotydów, znaleziono niewielką liczbę intronów z zaskakującą różnorodnością zakończeń sugerując, że wiele niekanonicznych intronów znalezionych w ludzkim genomie może być wariantami genomie może być wariantami intronów zależnych od U12, a zatem splicowanych przez mniejszy spliceosom. Porównania z intronami zależnymi od U2 wykazały, że zestaw intronów U12 brakuje piku "krótkiego intronu" charakterystycznego dla intronów zależnych od intronów zależnych od U2. Analiza tego zestawu intronów zależnych od U12 potwierdziła doniesienia o tendencyjnej dystrybucji intronów zależnych od U12 w genomie i pozwoliła na identyfikację kilku alternatywnych zdarzeń splicingowych, jak również zaskakującą liczbę pozornych błędów splicingowych. Ten nowy większy zestaw referencyjny intronów zależnych od U12 posłuży jako zasób do przyszłych badań zarówno właściwości i ewolucji spliceosomu U12. --- Zestaw 43 337 par połączeń splicingowych został wyodrębniony z GenBank genów ssaków genów ssaków. Sekwencje EST (expressed sequence tag) wspierają 22 489 z nich. Spośród nich 98,71% zawiera kanoniczne dinukleotydy GT i AG odpowiednio dla miejsc donorowych i akceptorowych. akceptora; 0,56% zawiera niekanoniczne pary miejsc splicingu GC-AG; a pozostałe 0,73% występuje w wielu małych grupach (o maksymalnym rozmiarze 0.05%). Badając te grupy zauważamy, że wiele z nich zawiera dinukleotydy splicingowe dinukleotydy przesunięte względem adnotowanego miejsca splicingowego o jedną pozycję. Po Po dokładnym zbadaniu takich przypadków przedstawiamy nową klasyfikację składającą się z tylko ośmiu zaobserwowanych typów par miejsc splicingowych (z 256 możliwych a priori kombinacji). możliwych kombinacji). Dopasowania EST pozwalają nam zweryfikować egzonową część miejsc splice ale wiele niekanonicznych przypadków może wynikać z błędów sekwencjonowania intronów. Pomysł ten Pomysł ten otrzymuje istotne wsparcie, gdy porównamy sekwencje ludzkich genów mających niekanoniczne miejsca splicingu zdeponowane w GenBank przez projekty sekwencjonowania genomów o wysokiej przepustowości (HTG). projekty sekwencjonowania genomu (HTG). Wysoki odsetek (156 ze 171) ludzkich niekanonicznych i niekanonicznych i wspieranych przez EST sekwencji miejsc splicingowych miała wyraźne dopasowanie w ludzkiej HTG. Można je sklasyfikować po korektach jako: 79 par GC-AG (z których jeden był błędem, który został skorygowany do GC-AG), 61 błędów, które zostały skorygowane do par kanonicznych GT-AG, sześć par AT-AC (z których dwie były błędami, które zostały skorygowane do do AT-AC), jeden przypadek został wyprodukowany z nieistniejącego intronu, siedem przypadków zostało znaleziono w HTG, które zostały zdeponowane w GenBank i wreszcie pozostały tylko dwa przypadki przypadki obsługiwanych niekanonicznych miejsc splicingu. Jeśli założymy, że że w przybliżeniu ta sama sytuacja jest prawdziwa dla całego zestawu przypisanych niekanonicznych miejsc splicingowych ssaków, to 99,24% par miejsc splicingowych powinno być GT-AG, 0,69% GC-AG, 0,05% AT-AC i wreszcie tylko 0,02% może składać się z innych typów niekanonicznych miejsc splotu. Przeanalizowaliśmy kilka cech EST i budujemy macierze wag dla głównych grup, które można włączyć do programów przewidywania genów. Przedstawiamy również zestaw zweryfikowanych przez EST kanonicznych miejsc splicingowych większy o dwa rzędy wielkości niż niż obecny (22 199 wpisów w porównaniu do około 600) i wreszcie zestaw 290 wspieranych przez EST niekanonicznych miejsc splicingu. Oba zestawy powinny być znaczące dla przyszłych badań mechanizmu splicingu. --- Introny typu U12 są splicowane przez spliceosom zależny od U12 i są obecne w genomach wielu wyższych linii genomach wielu wyższych linii eukariotycznych, w tym roślin, strunowców i niektóre bezkręgowce. Jednak ze względu na ich stosunkowo niedawne odkrycie i systematyczne odchylenie od rozpoznawania niekanonicznych miejsc splicingowych w ogóle, introny zdefiniowane przez miejsca splotu typu U12 są niedostatecznie reprezentowane w genomie genomu. Taka niedostateczna reprezentacja potęguje i tak już trudny problem z określeniem struktury genów. Utrudnia to również próby zbadania tych intronów w całym genomie lub gromadzie. Opisany tutaj zasób, U12 Intron Database (U12DB), ma na celu skatalogowanie intronów typu U12 z całkowicie zsekwencjonowanych genomów eukariotycznych w ramach, które grupują ze sobą ortologiczne introny. To pomoże w dalszych badaniach nad ewolucją i mechanizmem splicingu zależnego od U12, a także pomoże w bieżących wysiłkach związanych z adnotacją genomu. Publiczny dostęp do U12DB jest dostępny pod adresem http://genome.imim.es/cgi-bin/u12db/u12db.cgi.
Jakie są najczęstsze niekanoniczne motywy sekwencyjne w donorowych i akceptorowych miejscach splotu u kręgowców?
Istnieją dwa główne wyjątki od kanonicznych dinukleotydów GT-AG w miejscach donorowych i akceptorowych: pary miejsc splicingowych GG-AG, rozpoznawane przez typową maszynerię splicingową U2, oraz pary splicingowe AT-AC rozpoznawane przez maszynerię splicingową U12.