Biyoinformatik teknikleri kullanarak yeni mikro RNA'ların bulunması ve varyant analizlerinin yapılması: Citrus modeli
Discovery of novel miRNAs and their variant analysis usingbioinformatics approaches: Citrus model organism
Yazar: CANKUT ÇUBUK
Danışman: PROF. DR. OĞUZ DİCLE
Dokuz Eylül Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Sağlık Bilişimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Biyoinformatik = Bioinformatics ; Biyoinformatik = Bioinformatics ; Dizi analizi = Sequence analysis ; Dizi analizi-RNA = Sequence analysis-RNA ; Mikro RNA = Micro RNA ; RNA = RNA ; Tıbbi bilişim = Medical informatics ; Tıbbi bilişim = Medical informatics ; Varyans analizi = Variance analysis ; İşlemsel biyoloji = Computational biology

Özet:
Amaç: Bu çalışmanın hedefi mevcut YND verilerini kullanarak, biyoinformatik araçlar
yardımı ile yeni miRNA'ların doğru olarak tanımlanması, tanımlanan miRNA'ların
farklı türler arasındaki korunmuşluğunun incelenmesi, korunmuş miRNA'ların hedef
genleri üzerindeki etkilerinin ve metabolik yolaklardaki rollerinin belirlenmesidir.

Yöntem: Gerek duyulan tüm genom ve küçük RNA dizileme verileri mevcut olduğu
için, Citrus (Narenciye) çalışmamızda model organizma olarak kullanıldı. Ön işlem ve
filtreleme basamaklarından geçen veriler, The UEA sRNA Workbench yazılımı
kullanılarak miRNA değerlendirmesine tabi tutuldu. tRNAscan-SE ve NOVOMIR
yazılımları ile yanlış pozitif olarak değerlendirilen miRNA'lar çalışmadan çıkarıldı. 34
farklı Citrus türüne ait genom dizileme verileri ve TNV verileri kullanılarak, bu türler
arasında ortak olan ve dizisi korunmuş miRNA'lar tespit edildi. Yeni Citrus
miRNA'larının tespiti için dizisi korunmuş olan miRNA'lar, veri tabanlarından ve
literatür taraması sonucunda elde edilen miRNA'lar kullanılarak filtrelendi. Korunmuş
miRNA'ların hangi genlerin ifadelenme seviyesini düzenlediği ve bu hedef genler
üzerindeki etkileri psRNAtarget yazılımı kullanılarak belirlendi. Korunmuş miRNA'ların
metabolik yolaklardaki rollerinin incelenmesinde, hedef genler ve CitrusCyc veri
tabanından elde edilen iki farklı Citrus türüne ait metabolik yolaklar kullanıldı.

Bulgular: Çalışmamızda toplamda 1504 miRNA tespit edildi. 270 miRNA'nın 34 farklı
Citrus türleri arasında ortak ve 111 miRNA dizisinin bu türler arasında korunmuş
olduğu tespit edildi. 111 miRNA'nın 36 tanesi ilk kez bu çalışma ile literatüre
kazandırıldı. Başka bir araştırma grubu tarafından literatüre kazandırılan Citrus
isomir'lerinin, çalışmamızın filtreleme basamaklarında elimine edildiği saptandı.
Citrus türleri arasında korunmuş miRNA'ların, farklı türlerde farklı hedef genlere ve
dolayısıyla da farklı metabolik mekanizmalara etki ettiği tespit edildi.

Sonuç: Bir biyoinformatik uygulaması olan bu çalışmada, miRNA dizi analizine
genomik veriler dahil edilerek miRNA alanındaki çalışmalara ve tanımlara farklı bir
bakış açısı getirilmiştir.

Anahtar Sözcükler: mikro RNA, yeni nesil dizileme, biyoinformatik.

Abstract:
Objective: The aim of this study is discovering of the novel micro RNAs (miRNAs)
accurately through the analysis of existing NGS data with the bioinformatics methods,
obtaining the conserved miRNAs with their variant analysis and identifying the impact
of the miRNAs on their target genes and their roles in the metabolic pathways.

Method: Since all the required data for this study such as the whole genome and
sRNA sequencing were exist for Citrus species, we used it as the model organism in
this work. The preprocessed and filtered data were inputed into The UEA sRNA
Workbench software for miRNA identification. The identified miRNAs were controlled
by tRNAscan-SE and NOVOMIR tools to detect the false positive miRNA results. The
conserved miRNAs across 34 Citrus species were determined using their whole
genome and single nucleotide variant (SNV) data. The conserved miRNAs were
searched in the literature and databases to obtain the list of novel Citrus miRNAs
which were discovered for the first time in our study. psRNAtarget web tool was used
for the target gene analysis of the conserved miRNAs. To find the metabolic
pathways that are regulated by the conserved miRNAs, we mapped the target genes
into the metabolic pathways of two Citrus species that were available in CitrusCyc
database.

Results: In our study, we identified 1504 miRNAs. 270 miRNAs were found common
across 34 Citrus species. Sequence of 111 out of 270 miRNAs were conserved and
36 of these conserved miRNAs were novel for Citrus. The isomirs which have been
found by another research group were discarded from our study by the filtering steps
applied. We found that the conserved miRNAs had different target genes in different
Citrus species and these miRNAs were regulating different metabolic pathways
through their target genes.

Conclusion: In this bioinformatics based study, we integrated the different types of
data from varied sources using the bioinformatics algorithms. By using the genomics
data in our study, we add a distinctive frame to miRNA research studies.

Keywords: micro RNA, next generation sequencing, bioinformatics.