Воссоздание полных молекул РНК из фрагментов данных
Высокопроизводительное секвенирование нового поколения (NGS) и геномные тилинг-микрочипы предоставляют большие объемы данных для реконструкции структур молекул РНК, что важно для исследований болезней и биотехнологий. Однако высокий уровень шума и систематических ошибок в этих процессах приводит к неравномерным значениям экспрессии генов для сегментов, принадлежащих одной молекуле. Это затрудняет восстановление полной информации о молекулах в том виде, в каком они существуют в клетках.
Для повышения точности путем снижения шума и систематических ошибок исследователи из подразделения RIKEN Bioinformatics And Systems Engineering (BASE) — Тэцуро Тойода, Сюдзи Кавагути и Кэй Иида — совместно с учеными из RIKEN Plant Science Center разработали статистический алгоритм для реконструкции полной информации о молекулах РНК на основе выходных данных тилинг-микрочипов и NGS. Алгоритм реализован в компьютерной программе ARTADE (ARabidopsis Tiling-Array-based Detection of Exons).
Дальнейшее развитие программы, ARTADE2, позволило команде воссоздавать виртуальное представление транскриптомов, состоящих из молекул РНК. «Понимание транскриптомов необходимо для исследований молекулярных механизмов заболеваний и развития биотехнологий с использованием видов растений», — поясняет Тойода.
ARTADE2 использует новый метод «позиционного корреляционного анализа», разработанный Кавагути и Иидой. Этот процесс выявляет области, где транскрипционная активность в различных клеточных условиях (например, в разных тканях, на разных стадиях развития или при разном окружении) сильно коррелирует. Позиционная корреляция устраняет проблемы с выходными данными, обеспечивая лучшее представление об исходных молекулах.
Команда начала создание базы данных на основе информации из реконструированных транскриптомов. Эта новая технология и база данных позволят глубже понять молекулярные структуры и их изменения под воздействием стрессов окружающей среды и болезней, углубив понимание взаимосвязи между последовательностями генома и активностью клеток.