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Base de datos del genoma de la rata

La base de datos del genoma de la rata ( RGD ) es una base de datos de genómica , genética, fisiología y datos funcionales de la rata, así como datos para la genómica comparativa entre la rata, el ser humano y el ratón. [1] [2] RGD es responsable de adjuntar información biológica al genoma de la rata a través de vocabulario estructurado u ontología , anotaciones asignadas a genes y loci de rasgos cuantitativos (QTL), y de consolidar datos de cepas de rata y ponerlos a disposición de la comunidad de investigación. También están desarrollando un conjunto de herramientas para extraer y analizar datos genómicos, fisiológicos y funcionales de la rata, y datos comparativos de la rata, el ratón, el ser humano y otras cinco especies.

RGD comenzó como un esfuerzo colaborativo entre instituciones de investigación involucradas en la investigación genética y genómica de ratas. Su objetivo, como se indica en la Solicitud de subvención de los Institutos Nacionales de Salud : HL-99-013, es el establecimiento de una base de datos del genoma de ratas para recopilar, consolidar e integrar datos generados a partir de los esfuerzos de investigación genética y genómica en curso sobre ratas y poner estos datos a disposición de la comunidad científica. Un objetivo secundario, pero fundamental, es proporcionar la conservación de las posiciones mapeadas para loci de rasgos cuantitativos, mutaciones conocidas y otros datos fenotípicos.

La rata sigue siendo ampliamente utilizada por los investigadores como organismo modelo para investigar la farmacología, la toxicología, la fisiología general y la biología y la fisiopatología de las enfermedades. [3] En los últimos años, ha habido un rápido aumento de los datos genéticos y genómicos de la rata. Además de esto, la base de datos del genoma de la rata se ha convertido en un punto central de información sobre la rata para la investigación y ahora presenta información no solo sobre genética y genómica, sino también sobre fisiología y biología molecular. Hay herramientas y páginas de datos disponibles para todos estos campos que son seleccionadas por el personal de RGD. [4]

Datos

Los datos de RGD consisten en anotaciones manuales de investigadores de RGD, así como anotaciones importadas de una variedad de fuentes diferentes. RGD también exporta sus propias anotaciones para compartirlas con otros.

La página de datos de RGD [5] enumera ocho tipos de datos almacenados en la base de datos: Genes , QTL , Marcadores , Mapas, Cepas , Ontologías , Secuencias y Referencias . De estos, seis se utilizan activamente y se actualizan regularmente. El tipo de datos de Mapas de RGD se refiere a mapas genéticos y de híbridos de radiación heredados. Estos datos han sido reemplazados en gran medida por la secuencia completa del genoma de la rata. El tipo de datos de Secuencias no es una lista completa de secuencias genómicas, de transcripción o de proteínas, sino que contiene principalmente secuencias de cebadores de PCR que definen marcadores de polimorfismo de longitud de secuencia simple (SSLP) y de etiqueta de secuencia expresada (EST). Dichas secuencias son útiles principalmente para los investigadores que aún utilizan estos marcadores para genotipar a sus animales y para distinguir entre marcadores del mismo nombre. Los seis tipos de datos principales en RGD son los siguientes:

Herramientas genómicas

Las herramientas Genome de RGD [9] incluyen tanto herramientas de software desarrolladas en RGD como herramientas de fuentes de terceros.

Herramientas genómicas desarrolladas en RGD

RGD desarrolla herramientas basadas en la web diseñadas para utilizar los datos almacenados en la base de datos de RGD para realizar análisis en ratas y en otras especies. Entre ellas se incluyen:

Herramientas genómicas de terceros adaptadas para su uso con datos RGD

RGD ofrece varias herramientas de software de terceros que se han adaptado para su uso en el sitio web utilizando datos almacenados en la base de datos de RGD. Entre ellas se incluyen:

Datos y herramientas adicionales

Portal de Fenotipos y Modelos

El portal de Fenotipos y Modelos de RGD [13] se centra en cepas, fenotipos y la rata como organismo modelo para la fisiología y la enfermedad.

Portales de enfermedades

Los portales de enfermedades consolidan los datos de RGD para una categoría de enfermedad específica y los presentan en un único grupo de páginas. Se enumeran los genes, QTL y cepas anotados para cualquier enfermedad de la categoría, con vistas de todo el genoma de sus ubicaciones en ratas, humanos y ratones (consulte el Visor del genoma en las herramientas genómicas desarrolladas en RGD ). Las secciones adicionales del portal muestran datos de fenotipos, procesos biológicos y vías relacionadas con la categoría de enfermedad. También se proporcionan páginas para dar a los usuarios acceso a información sobre cepas de ratas utilizadas como modelos para una o más enfermedades de la categoría, herramientas que podrían usarse para analizar los datos y recursos adicionales relacionados con la categoría de enfermedad. Además, el acceso a la herramienta de enriquecimiento de múltiples ontologías (MOET) de RGD está disponible en la parte inferior de los portales de enfermedades individuales.

A partir de mayo de 2021, RGD cuenta con quince portales de enfermedades: [16] [17]

Los portales de enfermedades consolidan los datos de RGD para una categoría de enfermedad específica y los presentan en un único grupo de páginas. Se enumeran los genes, QTL y cepas anotadas para cualquier enfermedad de la categoría, con vistas de todo el genoma de sus ubicaciones en ratas, humanos y ratones (consulte "Visualizador del genoma" en Herramientas genómicas desarrolladas en RGD ). Las secciones adicionales del portal muestran datos de fenotipos, procesos biológicos y vías relacionadas con la categoría de enfermedad. También se proporcionan páginas para dar a los usuarios acceso a información sobre cepas de ratas utilizadas como modelos para una o más enfermedades de la categoría, herramientas que podrían usarse para analizar los datos y recursos adicionales relacionados con la categoría de enfermedad.

Caminos

Los recursos Pathway de RGD [18] [19] incluyen una Ontología Pathway [20] de términos de vías (desarrollada y mantenida en RGD, que abarca no solo vías metabólicas sino también vías de enfermedades, fármacos, regulación y señalización), así como diagramas interactivos de los componentes e interacciones de vías seleccionadas. En las páginas de diagramas se incluyen una descripción, listas de genes miembros de la vía y elementos adicionales, tablas de anotaciones de enfermedades, vías y fenotipos realizadas a genes miembros de la vía, referencias asociadas y un diagrama de ruta de ontología. Se presentan Pathway Suites y Suite Networks, es decir, agrupaciones de vías relacionadas que contribuyen a un proceso más amplio como la homeostasis de la glucosa o la regulación de la expresión génica, así como diagramas de vías fisiológicas que muestran redes de órganos, tejidos, células y vías moleculares a nivel de todo el animal o de sistemas.

Nocauts

Hasta hace poco, no era posible realizar manipulaciones genómicas directas y específicas en ratas. Sin embargo, con el auge de tecnologías como la nucleasa de dedo de zinc y las técnicas de mutagénesis basadas en CRISPR , esto ya no es así. [21] Entre los grupos que producen genes knockout de ratas y otros tipos de ratas modificadas genéticamente se encuentra el Centro de Genética Humana y Molecular del MCW. RGD ofrece enlaces a información sobre las cepas de ratas producidas en estos estudios a través de páginas sobre el proyecto PhysGen Knockout [22] y el Centro de recursos para ratas de edición genética del MCW (GERRC) , [23] a las que se accede desde los encabezados de las páginas de RGD. La financiación tanto para el proyecto PhysGenKO como para el GERRC provino del Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre (NHLBI). El objetivo declarado de ambos proyectos es producir ratas con alteraciones en uno o más genes específicos relacionados con la misión del NHLBI. Los genes fueron nominados por investigadores de ratas. Las nominaciones fueron adjudicadas por un Consejo Asesor Externo. En el caso del proyecto PhysGenKO, muchas de las ratas producidas por el grupo fueron fenotipadas utilizando un protocolo de fenotipado estandarizado de alto rendimiento y los datos están disponibles en la herramienta PhenoMiner de RGD.

Extensión comunitaria y educación

RGD se comunica con la comunidad de investigación de ratas de diversas maneras, incluyendo un foro de correo electrónico, una página de noticias, una página de Facebook, una cuenta de Twitter y asistencia regular y presentaciones en reuniones y conferencias científicas. [24] Las actividades educativas adicionales incluyen la producción de videos tutoriales, tanto que describen cómo usar las herramientas y los datos de RGD, como sobre temas más generales como ontologías biomédicas y nomenclatura biológica (es decir, genes, QTL y cepas). Estos videos se pueden ver en varios sitios de alojamiento de videos en línea, incluido YouTube .

Fondos

El RGD está financiado por la subvención R01HL64541 del Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre ( NHLBI ) en nombre de los Institutos Nacionales de Salud (NIH). La investigadora principal de la subvención es Anne E. Kwitek, quien fue designada para este puesto de liderazgo de Mary E. Shimoyama, en marzo de 2020. Melinda R Dwinell es coinvestigadora. [25]

Ensamblaje del nuevo genoma

El nuevo genoma de rata, mRatBN7.2, fue generado por el Proyecto del Árbol de la Vida de Darwin en el Instituto Wellcome Sanger y ha sido aceptado en el Consorcio de Referencia Genómica. mRatBN7.2 se derivó de una rata BN/NHsdMcwi macho que es un descendiente directo de la rata BN hembra previamente secuenciada. El nuevo genoma de referencia de la rata BN se creó utilizando una variedad de tecnologías que incluyen lecturas largas de PacBio , lecturas enlazadas 10X , mapas Bionano y Arima Hi-C. Su contigüidad es similar a los ensamblajes de referencia humanos o de ratón. Está disponible en GenBank del NCBI y en RefSeq, y se convertirá en el ensamblaje primario en RGD en un futuro cercano. [26]

Referencias

  1. ^ Smith, Jennifer R.; Hayman, G. Thomas; Wang, Shur-Jen; Laulederkind, Stanley JF; Hoffman, Matthew J.; Kaldunski, Mary L.; Tutaj, Monika; Thota, Jyothi; Nalabolu, Harika S.; Ellanki, Santoshi LR; Tutaj, Marek A. (8 de enero de 2020). "El año de la rata: la base de datos del genoma de la rata cumple 20 años: una base de conocimiento y una plataforma de análisis de múltiples especies". Nucleic Acids Research . 48 (D1): D731–D742. doi :10.1093/nar/gkz1041. ISSN  1362-4962. PMC 7145519 . PMID  31713623. 
  2. ^ Shimoyama M, De Pons J, Hayman GT, et al. (2015). "Base de datos del genoma de la rata 2015: variaciones genómicas, fenotípicas y ambientales y enfermedades". Nucleic Acids Res . 43 (número de la base de datos): D743–50. doi :10.1093/nar/gku1026. PMC 4383884 . PMID  25355511. 
  3. ^ Aitman TJ, Critser JK, Cuppen E, et al. (2008). "Progreso y perspectivas en genética de ratas: una visión comunitaria". Nat. Genet . 40 (5): 516–22. doi :10.1038/ng.147. PMID  18443588. S2CID  22522876.
  4. ^ RGD. "Acerca de RGD - Base de datos del genoma de la rata". Rgd.mcw.edu . Consultado el 17 de febrero de 2013 .
  5. ^ "RGD Data - Base de datos del genoma de la rata". Rgd.mcw.edu . Consultado el 8 de julio de 2015 .
  6. ^ ab Laulederkind SJ, Shimoyama M, Hayman GT, et al. (2011). "El conjunto de herramientas de curación de la base de datos del genoma de la rata: un conjunto de herramientas de software optimizadas que permiten la adquisición, organización y presentación eficientes de datos biológicos". Base de datos (Oxford) . 2011 : bar002. doi :10.1093/database/bar002. PMC 3041158. PMID  21321022. 
  7. ^ ab Shimoyama M, Hayman GT, Laulederkind SJ, et al. (2009). "Los curadores de la base de datos del genoma de la rata: quién, qué, dónde, por qué". PLOS Comput. Biol . 5 (11): e1000582. Bibcode :2009PLSCB...5E0582S. doi : 10.1371/journal.pcbi.1000582 . PMC 2775909 . PMID  19956751. 
  8. ^ RGD. "Acerca de las ontologías RGD - Base de datos del genoma de la rata". Rgd.mcw.edu . Consultado el 8 de julio de 2015 .
  9. ^ RGD. "Herramientas genómicas: base de datos del genoma de la rata". Rgd.mcw.edu . Consultado el 8 de julio de 2015 .
  10. ^ de la Cruz N, Bromberg S, Pasko D, et al. (2005). "La base de datos del genoma de la rata (RGD): desarrollos hacia una base de datos de fenomas". Nucleic Acids Res . 33 (número de la base de datos): D485–91. doi :10.1093/nar/gki050. PMC 540004 . PMID  15608243. 
  11. ^ Smith RN, Aleksic J, Butano D, et al. (2012). "InterMine: un sistema de almacenamiento de datos flexible para la integración y el análisis de datos biológicos heterogéneos". Bioinformática . 28 (23): 3163–5. doi :10.1093/bioinformatics/bts577. PMC 3516146 . PMID  23023984. 
  12. ^ Rachel L, Julie S, Daniela B, et al. (2015). "Análisis entre organismos utilizando InterMine". Genesis . 53 (8): 547–60. doi :10.1002/dvg.22869. PMC 4545681 . PMID  26097192. 
  13. ^ RGD. "Fenotipos y modelos: base de datos del genoma de la rata". Rgd.mcw.edu . Consultado el 15 de julio de 2015 .
  14. ^ Laulederkind SJ, Liu W, Smith JR, et al. (2013). "PhenoMiner: curación cuantitativa de fenotipos en la base de datos del genoma de la rata". Base de datos (Oxford) . 2013 : bat015. doi :10.1093/database/bat015. PMC 3630803. PMID  23603846 . 
  15. ^ RGD. "Datos de fenotipo - Base de datos del genoma de la rata". Rgd.mcw.edu . Consultado el 14 de julio de 2015 .
  16. ^ RGD. "Portales de enfermedades de RGD - Base de datos del genoma de ratas". Rgd.mcw.edu . Consultado el 15 de julio de 2015 .
  17. ^ Twigger SN, Shimoyama M, Bromberg S, Kwitek AE, Jacob HJ (2007). "Base de datos del genoma de la rata, actualización 2007: facilitando el camino de la enfermedad a los datos y viceversa". Nucleic Acids Res . 35 (número de la base de datos): D658–62. doi :10.1093/nar/gkl988. PMC 1761441 . PMID  17151068. 
  18. ^ Petri V, Shimoyama M, Hayman GT, et al. (2011). "El portal de la vía de la base de datos del genoma de la rata". Base de datos (Oxford) . 2011 : bar010. doi :10.1093/database/bar010. PMC 3072770. PMID  21478484 . 
  19. ^ Hayman GT, Jayaraman P, Petri V, et al. (2013). "El portal de la vía RGD actualizado utiliza una mayor eficiencia de curación y proporciona información ampliada sobre la vía". Hum. Genomics . 7 (1): 4. doi : 10.1186/1479-7364-7-4 . PMC 3598722 . PMID  23379628. 
  20. ^ Petri V, Jayaraman P, Tutaj M, et al. (2014). "La ontología de la vía: actualizaciones y aplicaciones". J Biomed Semantics . 5 (1): 7. doi : 10.1186/2041-1480-5-7 . PMC 3922094 . PMID  24499703. 
  21. ^ Flister MJ, Prokop JW, Lazar J, Shimoyama M, Dwinell M, Geurts A (2015). "Directrices de 2015 para el establecimiento de modelos de ratas modificados genéticamente para la investigación cardiovascular". J Cardiovasc Transl Res . 8 (4): 269–77. doi :10.1007/s12265-015-9626-4. PMC 4475456 . PMID  25920443. 
  22. ^ RGD. "PhysGen Knockouts - Base de datos del genoma de ratas". Rgd.mcw.edu . Consultado el 15 de julio de 2015 .
  23. ^ RGD. "Gene Editing Rat Resource Center" (Centro de recursos para la edición genética de ratas). Rgd.mcw.edu . Consultado el 21 de julio de 2015 .
  24. ^ RGD. "Comunidad de ratas - Base de datos del genoma de ratas". Rgd.mcw.edu . Consultado el 15 de julio de 2015 .
  25. ^ NIH. "Información del proyecto para la subvención HL64541: Base de datos del genoma de la rata". nih.gov . Consultado el 15 de julio de 2015 .
  26. ^ NIH. «Rnor_6.0 - Ensamblaje - NCBI». nih.gov . Consultado el 15 de julio de 2015 .

Enlaces externos