MORSKIE FAGI

SEA-PHAGES oznacza Science Education Alliance-Phage Hunters Advancing Genomics and Evolutionary Science ; wcześniej nosiła nazwę National Genomics Research Initiative. Była to pierwsza inicjatywa podjęta przez Howard Hughes Medical Institute (HHMI) Science Education Alliance (SEA) przez ich dyrektora Tuajuandę C. Jordana w 2008 r., mająca na celu poprawę retencji studentów przedmiotów ścisłych, technologii, inżynierii i matematyki (STEM). SEA-PHAGES to dwusemestralny program badawczy zarządzany przez Grahama Hatfulla z University of Pittsburgh 's oraz Wydział Edukacji Naukowej Instytutu Medycznego Howarda Hughesa . Studenci z ponad 100 uniwersytetów w całym kraju biorą udział w autentycznych indywidualnych badaniach, które obejmują laboratorium mokre i komponent bioinformatyczny .

Program

W pierwszym semestrze tego programu klasy około 18-24 studentów studiów licencjackich pracują pod nadzorem jednego lub dwóch wykładowców uniwersyteckich i asystenta studenta, którzy ukończyli dwa tygodniowe warsztaty szkoleniowe, aby wyodrębnić i scharakteryzować własne bakteriofag , który infekuje określoną bakteryjną komórkę gospodarza z lokalnych próbek gleby. Gdy uczniowie pomyślnie wyizolują faga, mogą go sklasyfikować, wizualizując je za pomocą obrazów z mikroskopu elektronowego (EM) . Również DNA jest wyodrębniany i oczyszczany przez studentów, a jedna próbka jest wysyłana do sekwencjonowania, aby była gotowa do programu drugiego semestru.

Drugi semestr składa się z adnotacji genomu, którą klasa wysłała do sekwencjonowania. W takim przypadku uczniowie wspólnie oceniają geny pod kątem współrzędnych start-stop, miejsc wiązania rybosomów i możliwych funkcji tych białek , w których kodowana jest sekwencja. Po ukończeniu adnotacji jest ona przesyłana do bazy danych sekwencji DNA GenBank Narodowego Centrum Informacji Biotechnologicznej (NCBI) . Jeśli w semestrze jest jeszcze czas lub przesłanego DNA nie udało się zsekwencjonować, klasa może poprosić o plik genomu z University of Pittsburgh , które nie zostały jeszcze zsekwencjonowane. Oprócz zdobytych umiejętności laboratoryjnych i bioinformatycznych, studenci mają możliwość publikowania swoich prac w czasopismach akademickich oraz uczestniczenia w krajowej konferencji SEA-PHAGES w Waszyngtonie lub regionalnym sympozjum.

Wykorzystane internetowe bazy danych i programy bioinformatyczne

PhagesDB

Wszystkie szczegóły dotyczące faga każdego ucznia są upubliczniane poprzez wprowadzenie go do internetowej bazy danych PhagesDB w celu poszerzenia wiedzy całej społeczności SEA-PHAGES.

Rozrusznik

Starterator tworzy raport, porównując wywołane miejsca startu genów w tym samym Pham w genomach fagów z adnotacjami i innymi wersjami roboczymi; w związku z tym uczniowie mogą zasugerować odpowiedni start dla automatycznie przypisanych genów w genomie aktynobakteriofaga. Zwykle nie jest to główne źródło nazywania startu genu, ponieważ nie zawsze jest poparte informacjami z innych programów lub współrzędne start-stop nie są takie same dla genu nazywanego przez DNA Master.

Lokalny Blast i Blastp

Porównują one sekwencję aminokwasową genu z innymi zsekwencjonowanymi lub opisanymi genomami fagów w bazie danych dla studentów ze społeczności SEA-PHAGES, aby przewidzieć początek i funkcje ich białek.

GeneMark

To oprogramowanie generuje raport ze swoim algorytmem, który pokazuje potencjał kodowania dla sześciu możliwych otwartych ramek odczytu określonego genomu, więc prawdopodobieństwo istnienia genu można ocenić podczas adnotacji.

Mistrz DNA

DNA Master to bezpłatne narzędzie programowe, które uczniowie mogą pobrać na komputer z systemem Windows, które wykorzystuje programy GLIMMER , GeneMark , Aragorn i tRNAscan-SE do automatycznego opisywania genomu przesłanego jako plik w formacie FASTA . Ponieważ odbywa się to za pomocą algorytmu komputerowego, który wykorzystuje tylko trzy programy i może nie być tak aktualny jak wersje online, każdy sugerowany gen musi zostać potwierdzony adnotacjami uczniów. Przechodzą one przez kilka rund recenzji, zanim zostaną zaakceptowane do przeglądu przez ekspertów z PhagesDB, a następnie mogą zostać przesłane do GenBank .

BŁYSK

Programy te są używane przez DNA Master do przewidywania startów genów poprzez ocenę prawdopodobieństwa wystąpienia sześciu otwartych ramek odczytu (ORF) i sygnałów miejsca wiązania rybosomu (RBS). Często GLIMMER i GeneMark zgadzają się co do przewidywań podczas automatycznej adnotacji, ale czasami dają różne starty, które należy ocenić podczas ręcznej adnotacji; GLIMMER jest obecnie najbardziej aktualnym oprogramowaniem i jest zwykle używany do określenia końcowej współrzędnej początkowej.

Aragorna

Algorytm ten jest wykorzystywany przez DNA Master, a dostępna jest wersja online, której można używać do porównywania połączeń wykonywanych przez oprogramowanie. Pokazuje ostateczne tRNA i tmRNA w genomie, szukając bardzo specyficznych sekwencji, które składałyby się w charakterystyczną drugorzędową strukturę koniczyny. Chociaż ten algorytm jest uważany za bardzo dokładny, biorąc pod uwagę szybkość, z jaką generuje wyniki, może pominąć niektóre tRNA, które nie mieszczą się dokładnie w jego parametrach wyszukiwania.

tRNAscan-SE

Ten program umożliwia studentom zidentyfikowanie możliwych regionów kodujących tRNA w sekwencji, które zostałyby pominięte przez Aragorna, ponieważ obejmuje wykrywanie nietypowych homologów tRNA; chociaż oba programy mają czułość między 99-100%. tRNAscan-SE nie wykrywa sam tRNA, ale zamiast tego generuje wyniki przetwarzania informacji z trzech niezależnych programów do przewidywania tRNA: tRNAscan, EufindtRNA i wyszukiwanie modelu kowariancji tRNA.

Famerator

Phamerator przedstawia wizualną reprezentację genów i ich podobieństwa do innych wybranych genomów fagów, oznaczając je kolorowymi prostokątami na podstawie rodziny lub Pham, w której je grupuje. Uczniowie mogą następnie przeglądać, porównywać, zapisywać i drukować kodowane kolorami mapy genomów podczas ich adnotacje. Możliwe insercje lub delecje można zobaczyć poprzez linie łączące między wybranymi genomami fagów. Za pomocą tego programu można również uzyskać dostęp do sekwencji nukleotydowych i białkowych; jednak początki i końce nie zawsze pasują do DNA Master, więc sekwencje mogą być nieprawidłowe.

NCBI Blast i HHPred

Te programy online służą do przewidywania funkcji białek poprzez porównanie sekwencji aminokwasowych lub nukleotydowych wszystkich zsekwencjonowanych genomów, nie tylko fagów. HHPred wykrywa homologię w sekwencjach z innymi białkami, których funkcje zostały wywołane w jakimkolwiek organizmie. Ponadto, jeśli białko zostało zidentyfikowane w innej sekwencji, struktura wygenerowana komputerowo może być dostarczona w celu wizualizacji możliwego fałdowania aminokwasów.

  1. ^ a b c d e    Jordan TC, Burnett SH, Carson S, Caruso SM, Clase K, DeJong RJ i in. (Luty 2014). „Szeroko możliwy do wdrożenia kurs badawczy w zakresie odkrywania fagów i genomiki dla studentów pierwszego roku studiów licencjackich” . mBio . 5 (1): e01051-13. doi : 10.1128/mBio.01051-13 . PMC 3950523 . PMID 24496795 .
  2. ^ „Sojusz Edukacji Naukowej | HHMI.org” . www.hhmi.org . Źródło 2018-04-07 .
  3. ^ a b c d e f „Morskie fagi” . Źródło 3 kwietnia 2018 r .
  4. ^ a b    Russell, Daniel A .; Hatfull, Graham (6 grudnia 2016). „PhagesDB: baza danych aktynobakteriofagów” ​​. Bioinformatyka . 33 (5): 784–786. doi : 10.1093/bioinformatyka/btw711 . PMC 5860397 . PMID 28365761 .
  5. ^ a b c d „Baza danych aktynobakteriofagów | Strona główna” . phagesdb.org . Źródło 2018-04-10 .
  6. ^    Kelley DR, Liu B, Delcher AL, Pop M, Salzberg SL (styczeń 2012). „Przewidywanie genów za pomocą Glimmera dla sekwencji metagenomicznych rozszerzonych o klasyfikację i grupowanie” . Badania kwasów nukleinowych . 40 (1): e9. doi : 10.1093/nar/gkr1067 . PMC 3245904 . PMID 22102569 .
  7. ^ a b    Laslett D, Canback B (2004). „ARAGORN, program do wykrywania genów tRNA i genów tmRNA w sekwencjach nukleotydowych” . Badania kwasów nukleinowych . 32 (1): 11–6. doi : 10.1093/nar/gkh152 . PMC 373265 . PMID 14704338 .
  8. ^ a b    Lowe TM, Eddy SR (marzec 1997). „tRNAscan-SE: program do ulepszonego wykrywania genów transferu RNA w sekwencji genomowej” . Badania kwasów nukleinowych . 25 (5): 955–64. doi : 10.1093/nar/25.5.955 . PMC 146525 . PMID 9023104 .
  9. ^    Cresawn SG, Bogel M, Dzień N, Jacobs-Sera D, Hendrix RW, Hatfull GF (październik 2011). „Phamerator: narzędzie bioinformatyczne do porównawczej genomiki bakteriofagów” ​​. BMC Bioinformatyka . 12 : 395. doi : 10.1186/1471-2105-12-395 . PMC 3233612 . PMID 21991981 .
  10. Bibliografia _ _ phamerator.org . Źródło 2018-04-10 .
  11. ^ a b „Zestaw narzędzi bioinformatycznych” . zestaw narzędzi.tuebingen.mpg.de . Źródło 2018-04-10 .
Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=SEA-PHAGES&oldid=1141047829 ”