Исследователи определили лучшие программы для поиска микроРНК в растениях

МикроРНК (miRNAs) — небольшие фрагменты РНК, инактивирующие часть гена в процессе синтеза белка (РНК-сайленсинг). Они играют ключевую роль на всех этапах роста и развития растений.

Более 1000 биоинформатических инструментов было создано для идентификации miRNAs. Однако 77% из них разрабатывались и тестировались на животных системах, что ставит под вопрос их применимость для растений.

Проблемы в анализе растительных miRNAs:

  • Различия в биосинтетических путях у растений и животных.
  • Более крупная шпилечная структура предшественников miRNA (precursor miRNA) у растений.
  • Метилирование растительных miRNAs (у животных его нет).
  • Разный размер геномов даже внутри одного вида растений.
  • Разный подход программ: поиск только известных miRNAs или поиск новых.

Методология исследования

В исследовании (Applications in Plant Sciences) протестировали восемь распространённых программ для поиска miRNAs по четырём критериям: точность, чувствительность, скорость работы и объём используемой памяти. Тестирование проводили на четырёх растениях с разным размером генома:

  • Резуховидка Таля (Arabidopsis thaliana)
  • Рис (Oryza sativa)
  • Кукуруза (Zea mays)
  • Пшеница (Triticum aestivum)

Среди тестируемых программ были одна, разработанная для животных, и две, предназначенные для поиска предшественников miRNA (precursor miRNA).

Результаты и рекомендации

  • Программа для животных показала низкую чувствительность, долгое время работы, плохо идентифицировала известные miRNAs в кукурузе и давала много ложных срабатываний в пшенице. Не рекомендуется для растений.

  • miRExpress (разработана в 2009 для поиска новых miRNAs) показала наивысшую чувствительность для трёх из четырёх видов, наименьшее использование памяти и высокую точность. Рекомендована для лабораторий с ограниченными вычислительными ресурсами.

  • sRNAbench показала наивысшую чувствительность для пшеницы, сравнимую скорость работы с miRExpress и широкую применимость для видов с разным размером генома. Является функциональным аналогом программы для животных, но для растений. Рекомендована для систем с большим объёмом оперативной памяти (RAM).

  • Для обнаружения предшественников miRNA (precursor miRNA), что требует больших объёмов RAM, авторы рекомендуют программу miRkwood.

Вывод

Универсального решения не существует. Выбор программы должен зависеть от:

  1. Размера генома изучаемого вида.
  2. Объёма данных образца.
  3. Конфигурации доступного компьютерного оборудования.