Gen-Funktionsbeziehungen
Insertionsmutagenese
Insertionsmutagenese ist ein wesentliches Werkzeug, um die Genfunktionsanalyse im genomweiten Maßstab zu erleichtern. Z.B. in Mais, dem Organismus, auf den wir uns konzentrieren, wurden bisher nur wenige hundert der vorhergesagten ~44.000 Mais-Genmodelle funktionell charakterisiert. Um diese Wissenslücke zu schließen, sind sequenzindizierte Reverse-Genetics-Sammlungen von Loss-of-Function-Mutanten für praktisch alle Gene jedes Genoms erforderlich.
Während für viele Arten und Insertionsstrategien Protokolle für die Mutagenese und die Generierung von flankierenden Sequenz-Tags verfügbar sind, sind keine Werkzeuge für die routinemäßige Kartierung von flankierenden Sequenzen auf Genompositionen zugänglich, die die Genannotation mit den entsprechenden Saatgutbeständen verknüpft.
Um den europäischen Forschern Loss-of-Function-Mutanten für die meisten Maisgene leichter zugänglich zu machen, war unsere Gruppe kürzlich Teil einer Anstrengung, die eine neuartige, in Europa ansässige Transposon-Insertionsbibliothek für Mutator(Mu)-Transposons einführte, die in Plant Physiology (DOI: https ://doi.org/10.1104/pp.20.0047822) veröffentlicht wurde.
Als Teil dieser Bemühungen und um die Identifizierung, Annotation und Analyse von Mu-Insertionen zu beschleunigen, haben wir eine Bioinformatik-Software namens MuWU geschrieben, die seitdem erweitert wurde, um als allgemeines Werkzeug für die nachgelagerte Analyse und Annotation der gezielten Sequenzierung von Transposon-Insertionsstellen verwendet werden zu können.
MuWU - Mutant-seq library analysis and annotation
Automatisierter Arbeitsablauf zur Identifizierung und Annotation von Insertionsstellen für transponierbare Elemente, die ursprünglich speziell für die BonnMu-Ressource und Mutator-Transposons entwickelt wurden.
MuWU dient als schnelles Werkzeug zur Verarbeitung von Sequenzierungs-Reads aus einer Insertionsmutagenese und ist in der Lage, jede Art von TE-Insertionsereignis zu erkennen, solange:
- Target Site Duplications (TSDs) durch seine Integration erstellt werden
- die TSD-Länge bekannt ist und
- die Seq-Bibliothek um die Insertionsbereiche/ihre unmittelbar flankierenden Sequenzen (z. B. Mutant-seq) angereichert ist.
MuWU ermöglicht die zuverlässige Identifizierung von mit Insertion markierten Genen, wobei ein mehrdimensionales Pooling-Design und dan entsprechende TE-Motiv genutzt werden, um Keimbahnmutationen von somatischen (nicht vererbbaren) Insertionen/Mutationen zu unterscheiden.
Vorhersage von Kandidatengenen in der Stressanpassung durch Kombination differenzieller Genexpression und Analyse von Genfamilienexpansionen
In diesem Projekt ist es unser Ziel Kandidatengene für die Stressanpassung zu bestimmen, indem wir die differentielle Genexpression unter Stress und die Expansion von Genfamilien in stressadaptierten Arten integrieren. Dazu analysieren und vergleichen wir RNA-Seq-Datensätze und Genomsequenzen verwandter Pflanzenarten mit unterschiedlicher Stresstoleranz. Wir verwenden phylogenetische Analysen, um die Kandidatengene in silico zu validieren, und die Phänotypisierung mutierter Pflanzenlinien, um die Kandidatengene in vivo zu validieren.
Wir entwickeln ein bioinformatisches Tool, um diese Kandidatengene für die Stressanpassung automatisch vorherzusagen. Dieses Werkzeug ermöglicht dem Benutzer, seine RNA-Seq-Daten im Hinblick auf die Erweiterung der Genfamilie als evolutionären Fußabdruck interaktiv zu untersuchen.
