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:
- Размера генома изучаемого вида.
- Объёма данных образца.
- Конфигурации доступного компьютерного оборудования.
