Standardization of CLIP-seq data analysis and optimization of related peak calling to investigate RNA-protein interactions

Abstract: RNA-bindende-Proteine (RBP) spielen eine wichtige Rolle für viele regulatorische Mechanismen jedes Organismus, jedoch sind diese Prozesse nicht vollständig ergründet. Betreffende Studien helfen daher Krankheiten zu verstehen, die auf eine abnormale Regulation zurückzuführen sind, wo ein RNA-bindendes-Protein eine zentrale Position einnimmt. Quervernetzung und Immunpräzipitation mit Sequenzierung im Hochdurchsatz (CLIP-Seq) ermöglichte es, derartige Proteine und ihre Liganden zu untersuchen. Damit kann die Funktion eines RBPs sowie seine Interaktionspartner bestimmt werden. Im Laufe der vergangenen Jahre wurden daher viele CLIP-Seq Daten generiert und viele CLIP-Seq Protokolle mit verschiedenen Spezifikationen entwickelt. Die Analyse dieser Daten konnte mit der rasanten experimentellen Entwicklung nicht mithalten. Deshalb entstand eine große Nachfrage nach einer Befehls-Pipeline, die einfach zu benutzen, leicht zu reproduzieren, transparant, und flexibel ist, um CLIP-Seq Daten zu analysieren. Außerdem fragten Wissenschaftler nach einer detaillierteren Analyse von den Resultaten vorhandener Programme, vor allem nach einer Verbesserung für die Vorhersage von Bindestellen (Berg-Definition), die ein wichtiger und üblicher Schritt für die Analyse von CLIP-Seq Daten ist. Diese Bindestellen werden später benutzt, um die Funktion und den Mechanismus eines bestimmten RPBs zu bestimmen. Viele verschiedene Algorithmen für den Schritt der Berg-Definition wurden entwickelt, alle mit unterschiedlichen Modellen, Parametern und Ergebnissen. Somit, wurde es schwer einen Standard für die Vorhersage von RBP Bindestellen zu finden.

Diese Doktorarbeit hat zwei große Kapitel. Erstens, es beschreibt die Entwicklung eines Programms namens CLIP-Explorer, um die Analyse von CLIP-Seq Daten zu standardisieren. CLIP-Explorer kann für jede Art von CLIP-Seq Daten verwendet werden und erlaubt mehrere Replikate und Kontrolldaten. Ich habe CLIP-Explorer mit öffentlichen eCLIP Daten getestet und zeige die Stärke des Programms anhand verschiedener Proteine. Ich habe bekannte Sequenzbindemotive für Proteine verifiziert, wie RBFOX2, und neue Motive für andere Proteine, wie PTBP1 und U2AF2, entdeckt. Weiterhin, habe ich das Programm dazu verwendet um die Rolle von vier Proteinen, BICC1, ANKS3, ANKS6, und INVERSIN, im Verlauf von Nephronophthise (NPH) zu untersuchen, was eine autosomal-rezessive Funktionsstörung ist, die häufig zu einer Form von Nierenversagen führt. Ich konnte ein klares Bindemotiv GGUUCRANYCC für ANKS3, ANKS6 and INVERSIN identifizieren und habe Interaktionen gefunden, die mit BICC1 geteilt wurden, worin ich Mechanismen für BICC1 beschreibe, die ANKS3 und ANKS6 beeinflussen. Diese neu gefundenen Interaktionen repräsentieren einen großen Schritt, um die Ursache für NPH zu verstehen, was wiederum zu einer neuen Therapie für Patienten führen kann, die unter dieser Erkrankung leiden.

Zweitens, diese Arbeit erforscht die Vorhersage von Bindestellen näher und stellt ein Programm namens StoatyDive vor, um diesen Schritt zu verbessern. Mein Programm war das erste Programm für CLIP-Seq Daten, das Bindeprofile nach ihrer Form bewertet und klassifiziert. Ich habe das Programm dazu verwendet, um die Bindeprofil-Landschaft von unterschiedlichen Proteinen zu untersuchen, wie zum Beispiel das Haarnadelstruktur-bindende-Protein (SLBP), und habe spezifische Formen für verschiedene Proteine gefunden. Ich zeige in meiner Doktorarbeit das StoatyDive zur Qualitätskontrolle verwendet werden kann und beschreibe, das Kontrolldaten sich häufig in breiten Profilen und CLIP Daten sich in spitzen Profilen manifestieren. Meine Doktorarbeit demonstriert, dass das Programm verwendet werden kann, um die Funktion von Proteinen zu verstehen und macht deutlich, dass Proteine, die beim Spleißen involviert sind, wie RBM22, potenziell spitzere Profile besaßen als andere RBPs

Angaben zum Objekt

• Standort: Deutsche Nationalbibliothek Frankfurt am Main
• Umfang: Online-Ressource
• Sprache: Englisch
• Anmerkungen: Universität Freiburg, Dissertation, 2022

Klassifikation und Themen

• Schlagwort: RNA-protein interactions ; Standardization ; Bioinformatik

Beteiligte, Orts- und Zeitangaben

• Ereignis: Veröffentlichung
• (wo): Freiburg
• (wer): Universität
• (wann): 2022
• Urheber: Heyl, Florian
• Beteiligte Personen und Organisationen: Backofen, Rolf ; Hess, Wolfgang ; Albert-Ludwigs-Universität Freiburg. Fakultät für Angewandte Wissenschaften

Weitere Informationen

• DOI: 10.6094/UNIFR/225871
• URN: urn:nbn:de:bsz:25-freidok-2258718
• Rechteinformation: Open Access; Der Zugriff auf das Objekt ist unbeschränkt möglich.
• Letzte Aktualisierung: 15.08.2025, 07:28 MESZ