Компьютерные средства анализа транскриптомных данных: программный комплекc ExpGene

Компьютерные средства анализа транскриптомных данных: программный комплекc ExpGene

Автор: Спицина Анастасия Михайловна, Брагин Анатолий Олегович, Дергилев Артур Игоревич, Чадаева Ирина Витальевна, Твердохлеб Наталья Николаевна, Галиева Эльвира Расимовна, Табиханова Людмила Эдмундовна, Орлов Юрий Львович

Журнал: Программные системы: теория и приложения @programmnye-sistemy

Рубрика: Программное и аппаратное обеспечение распределенных и суперкомпьютерных систем

Статья в выпуске: 2 (33) т.8, 2017 года.

Бесплатный доступ

Технологии высокопроизводительного секвенирования ДНК позволяют получать данные экспрессии генов в масштабе генома, как на микрочипах, так и на основе транскриптомного профилирования. Необходимо развитие новых компьютерных методов анализа таких данных, опирающихся на суперкомпьютерные технологии. Рассмотрены задачи анализа транскриптом в контексте вычислительной сложности. Представлены примеры применения программного комплекса ExpGene для статистической обработки и визуализации транскриптомных и микрочиповых данных. Показаны приложения для анализа транскриптом отделов мозга лабораторных животных

ID: 14336120 Короткий адрес: https://sciup.org/14336120

Список литературы Компьютерные средства анализа транскриптомных данных: программный комплекc ExpGene

  • Б. М. Глинский, Н. В. Кучин, И. Г. Черных, Ю. Л. Орлов, Н. Л. Подколодный, В. А. Лихошвай, Н. А. Колчанов. Суперкомпьютерные технологии в решении задач биоинформатики//Программные системы: теория и приложения, Т. 6, № 4. 2015. С. 99-112, URL: http://psta.psiras.ru/read/psta2015_4_99-112.pdf
  • Г. Э. Норман, Н. Д. Орехов, В. В. Писарев, Г. С. Смирнов, С. В. Стариков, В. В. Стегайлов, А. В. Янилкин. Зачем и какие суперкомпьютеры экзафлопсного класса нужны в естественных науках//Программные системы: теория и приложения, Т. 6, № 4. 2015. С. 243-311, URL: http://psta.psiras.ru/read/psta2015_4_243-311.pdf
  • Ю. Л. Орлов, А. О. Брагин, И. В. Медведева и др. ICGenomics: программный комплекс анализа символьных последовательностей геномики//Вавиловский журнал генетики и селекции, 16:4/1 2012. С. 732-731, URL: http://vavilov.elpub.ru/index.php/jour/article/view/70
  • Ю. Л. Орлов. Компьютерное исследование регуляции транскрипции генов эукариот с помощью данных экспериментов секвенирования и иммунопреципитации хроматина//Вавиловский журнал генетики и селекции, Т. 18, № 1. 2014. С. 193-206, URL: http://vavilov.elpub.ru/index.php/jour/article/view/240
  • А. М. Спицина, Ю. Л. Орлов, Н. Н. Подколодная, А. В. Свичкарев, А. И. Дергилев, М. Чен, Н. В. Кучин, И. Г. Черных, Б. М. Глинский. Суперкомпьютерный анализ геномных и транскриптомных данных, полученных с помощью технологий высокопроизводительного секвенирования ДНК//Программные системы: теория и приложения, Т. 6, № 1. 2015. С. 157-174, URL: http://psta.psiras.ru/read/psta2015_1_157-174.pdf
  • K. M. Bhawe, M. K. Aghi. "Microarray Analysis in Glioblastomas", Methods Mol. Biol., 1375 2016. P. 195-206, URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5056625/
  • P. H. Guzzi, M. Cannataro. "Micro-Analyzer: automatic preprocessing of Affymetrix microarray data", Comput Methods Programs Biomed., V. 111. No. 2. 2013. P. 402-409.
  • H. C. Huang, Y. Niu, L. X. Qin. "Differential Expression Analysis for RNA-Seq: An Overview of Statistical Methods and Computational Software", Cancer Inform., 14, Suppl. 1 2015. P. 57-67, URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4678998/
  • X. Gu. "Statistical detection of differentially expressed genes based on RNA-seq: from biological to phylogenetic replicates", Brief Bioinform., V. 17. No. 2. 2016. P. 243-248.
  • A. Poplawski, F. Marini, M. Hess, T. Zeller, J. Mazur, H. Binder. "Systematically evaluating interfaces for RNA-seq analysis from a life scientist perspective", Brief Bioinform., V. 17. No. 2. 2016. P. 21323.
  • A. Perez-Diez, A. Morgun, N. Shulzhenko. "Microarrays for cancer diagnosis and classification", Adv. Exp. Med. Biol., 593 2013. P. 74-85, URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK6624/
  • A. Conesa, P. Madrigal, S. Tarazona, D. Gomez-Cabrero, A. Cervera, A. McPherson, M. W. Szczesniak, D. J. Gaffney, L. L. Elo, X. Zhang, A. Mortazavi. "A survey of best practices for RNA-seq data analysis", Genome Biol., 17 2016. P. 13, URL: https://genomebiology. biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-016-0881-8
  • A. Dobin, T. R. Gingeras. "Mapping RNA-seq Reads with STAR", Current protocols in bioinformatics, 51 2015. P. 11.14.1-11.14.19, URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4631051/
  • C. R. Williams, A. Baccarella, J. Z. Parrish, C. C. Kim. "Empirical assessment of analysis workflows for differential expression analysis of human samples using RNA-Seq", BMC Bioinformatics, V. 18. No. 1. 2017. P. 38, URL: https://bmcbioinformatics.biomedcentral.com/articles/10. 1186/s12859-016-1457-z
  • V. N. Babenko, A. O. Bragin, A. M. Spitsina, I. V. Chadaeva, E. R. Galieva, G. V. Orlova, I. V. Medvedeva, Y. L. Orlov. "Analysis of differential gene expression by RNA-seq data in brain areas of laboratory animals", Journal of Integrative bioinformatics, V. 13. No. 4. 2016, 292, 15 p., URL: http://biecoll.ub.uni-bielefeld.de/volltexte/2017/5436/
  • Y. Orlov, H. Xu, D. Afonnikov et al. "Computer and Statistical Analysis of Transcription Factor Binding and Chromatin Modifications by ChIP-seq data in Embryonic Stem Cell", Journal of Integrative bioinformatics, V. 9. No. 2. 2012. P. 211, URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22987856
  • О. С. Кожевникова, М. К. Мартыщенко, М. А. Генаев и др. RatDNA: база данных микрочиповых исследований на крысах для генов, ассоциированных с заболеваниями старения//Вавиловский журнал генетики и селекции, 16:4/1 2012. С. 756-765, URL: http://vavilov.elpub.ru/index.php/jour/article/view/72
  • Д. А. Полунин, И. А. Штайгер, В. М. Ефимов. Разработка программного комплекса JACOBI 4 для многомерного анализа микрочиповых данных//Вестник НГУ. Серия: Информационные технологии, Т. 12, № 2. 2014. С. 90-98, URL: http://www.nsu.ru/xmlui/bitstream/handle/nsu/4125/2014_V12_No2_11.pdf
  • И. В. Медведева, О. В. Вишневский, Н. С. Сафронова и др. Компьютерный анализ данных экспрессии генов в клетках мозга, полученных с помощью микрочипов и высокопроизводительного секвенирования//Вавиловский журнал генетики и селекции, 17:4/1 2013. С. 629-638, URL: http://vavilov.elpub.ru/index.php/jour/article/view/187
  • BioGPS, URL: http://biogps.org/
  • Gene Expression Omnibus (GEO) NCBI, URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/
  • Affymetrix, URL: http://www.affymetrix.com/
  • R. Hrdlickova, M. Toloue, B. Tian. "RNA-Seq methods for transcriptome analysis", Wiley Interdiscip Rev RNA, 8:1, URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27198714
  • B. J. Haas, M. C. Zody. "Advancing RNA-Seq analysis", Nat Biotechnol., V. 28. No. 5. 2010. P. 421-423, URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20458303
  • Cufflinks, URL: http://cole-trapnell-lab.github.io/cufflinks/
  • rSeq: RNA-Seq Analyzer, URL: http://www-personal.umich.edu/47 ~jianghui/rseq/
  • RNA Seq Atlas, URL: http://medicalgenomics.org/rna_seq_atlas
  • И. Л. Коваленко, Д. А. Смагин, А. Г. Галямина, Ю. Л. Орлов, Н. Н. Кудрявцева. Изменение экспрессии дофаминергических генов в структурах мозга самцов мышей под влиянием хронического социального стресса: данные RNA-seq//Молекулярная биология, Т. 50, № 1. 2016. С. 184-187.
  • В. Н. Бабенко, А. О. Брагин, И. В. Медведева, И. В. Чадаева, А. И. Дергилев, А. М. Спицина, Н. Н. Кудрявцева, А. Л. Маркель, Ю. Л. Орлов. Анализ транскриптомных данных экспрессии генов в отделах мозга крыс, селектированных по агрессивному поведению//XVIII Всероссийская научно-техническая конференция "Нейроинформатика-2016", Сборник научных трудов. Т. 2, НИЯУ МИФИ, М., 2016. С. 82-92.
  • D. Kim, G. Pertea, C. Trapnell, H. Pimentel, R. Kelley, S. L. Salzberg. "TopHat2: accurate alignment of transcriptomes in the presence of insertions, deletions and gene fusions", Genome Biol., V. 14. No. 4. 2013, pp. R36, URL: https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/gb2013-14-4-r36
  • D. Karolchik, A. S. Hinrichs, T. S. Furey, K. M. Roskin, C. W. Sugnet, D. Haussler, W. J. Kent. "The UCSC Table Browser data retrieval tool", Nucleic Acids Res., 32, Database issue 2004, pp. D493-496, URL: https://academic.oup.com/nar/article-lookup/doi/10.1093/nar/gkh103
  • P. H. Sneath, R. R. Sokal. Numerical taxonomy. The principles and practices of numerical classification, WH Freeman, San Francisco, 1973.
  • Е. В. Кулакова, А. М. Спицина, Н. Г. Орлова, А. И. Дергилев, А. В. Свичкарев, Н. С. Сафронова, И. Г. Черных, Ю. Л. Орлов. Программы анализа геномных данных секвенирования, полученных на основе технологий ChIP-seq, ChIA-PET и Hi-C//Программные системы: теория и приложения, Т. 6, № 2. 2015. С. 129-148, URL: http://psta.psiras.ru/read/psta2015_2_129-148.pdf
  • R. te Boekhorst, F. M. Naumenko, N. G. Orlova, E. R. Galieva, A. M. Spitsina, I. V. Chadaeva, Y. L. Orlov, I. I. Abnizova. Computational problems of analysis of short next generation sequencing reads//Вавиловский журнал генетики и селекции, Т. 20, № 6. 2016. С. 746-755 (in English), URL: http://vavilov.elpub.ru/jour/article/viewFile/845/846
  • I. Abnizova, R. te Boekhorst, Y. Orlov. "Computational Errors and Biases of Short Read Next Generation Sequencing", Journal of Proteomics & Bioinformatics, 10 2017. P. 1-17, URL: https://www.omicsonline. org/open-access/computational-errors-and-biases-in-short-readnext-generationsequencing-jpb-1000420.php?aid=85469
  • Д. И. Харитонов, Г. В. Тарасов, Д. В. Леонтьев, Р. В. Парахин, В. В. Грибова. Текущее состояние и перспективы развития центра коллективного пользования "Дальневосточный Вычислительный Ресурс"//Программные системы: теория и приложения, Т. 7, № 4. 2016. С. 197-208, URL: http://psta.psiras.ru/read/psta2016_4_197208.pdf
  • O. V. Grinchuk, P. Jenjaroenpun, Y. L. Orlov, J. Zhou, V. A. Kuznetsov. "Integrative analysis of the human cis-antisense gene pairs, miRNAs and their transcription regulation patterns", Nucleic Acids Res., V. 38. No. 2. 2010. P. 534-547, URL: https://academic.oup.com/nar/articlelookup/doi/10.1093/nar/gkp954
  • C. L. Winata, I. Kondrychyn, V. Kumar, K. G. Srinivasan, Y. Orlov, A. Ravishankar, S. Prabhakar, L. W. Stanton, V. Korzh, S. Mathavan. "Genome wide analysis reveals Zic3 interaction with distal regulatory elements of stage specific developmental genes in zebrafish", PLoS Genet., V. 9. No. 10. 2013, e1003852, URL: http://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1003852
  • Ю. Г. Матушкин, В. Г. Левицкий, В. С. Соколов, В. А. Лихошвай, Ю. Л. Орлов. Эффективность элонгации генов дрожжей коррелирует с плотностью нуклеосомной упаковки в 5’нетранслируемом районе//Математическая биология и биоинформатика, Т. 8, № 1. 2013. С. 248-257, URL: http://www.matbio.org/2013/Matushkin_8_248.pdf
  • Ю. Л. Орлов, В. М. Ефимов, Н. Г. Орлова. Статистические оценки экспрессии мобильных элементов в геноме человека на основе клинических данных экспрессионных микрочипов//Вавиловский журнал генетики и селекции, Т. 15, № 2. 2011. С. 327-339, URL: http://www.bionet.nsc.ru/vogis/pict_pdf/2011/15_2/12.pdf
  • Y. L. Orlov, J. Zhou, L. Lipovich, A. Shahab, V. A. Kuznetsov. "Quality assessment of the Affymetrix U133A&B probesets by target sequence mapping and expression data analysis", In Silico Biol., V. 7. No. 3. 2007. P. 241-260, URL: http://www.bioinfo.de/isb/2007/07/0041/
  • Е. В. Кулакова, А. М. Спицина, А. Г. Богомолов, Н. Г. Орлова, А. И. Дергилев, И. В. Чадаева, В. Н. Бабенко, Ю. Л. Орлов. Программа анализа геномного распределения хромосомных контактов в ядре клетки по данным, полученным по технологиям ChIA-PET и Hi-C//Программные системы: теория и приложения, Т. 8, № 1. 2017. С. 219-242, URL: http://psta.psiras.ru/read/psta2017_1_219-242.pdf
Еще
Ред. заметка
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp