Detektion funktioneller RNAs in Genomsequenzen

Abstract

Unter Verwendung bewährter Werkzeuge wird eine Pipeline zur fRNA-Vorhersage in kompletten Genomsequenzen entwickelt. Das Programm ermöglicht sowohl die Vorhersage neuer, bisher unbekannter fRNAs, als auch die Vorhersage der Mitglieder bereits bekannter Familien. Hierbei ist kein Expertenwissen zu den einzelnen verwendeten Werkzeugen erforderlich.Die fRNA-Vorhersage basiert auf zwei Säulen. Die erste Säule ist ein komparativer Ansatz, welcher zuerst Sequenzähnlichkeiten zwischen verwandten Genomen aufspürt und aligniert. Die Alignments werden dann auf das Vorkommen stabiler und konservierter Strukturen untersucht. Dieser Ansatz eignet sich vor allem zur Vorhersage neuer fRNAs, da keine Informationen über bekannte fRNAs benötigt werden. Die zweite Säule basiert auf aktuellem Wissen über fRNA-Familien. Dieses Wissen wird genutzt, um gezielt nach Ähnlichkeiten zu bekannten fRNA-Familien zu suchen. Die vorhergesagte Familienzugehörigkeit eines fRNA-Kandidaten gibt gleichzeitig einen Hinweis auf seine Funktion.Die im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Pipeline wurde auf mehrere Bakterien- und Archaeengenome angewandt, mit dem Ziel das Vorkommen von fRNA-kodierenden Genen und regulatorischen Elementen vorherzusagen. Die Pipeline ist nicht nur in der Lage komplette Genome zu untersuchen, sondern kann ebenfalls eine Auswahl einzelner Sequenzen behandeln. Sie wurde daher für die Suche nach möglichen regulatorischen Strukturelementen in der mRNA ausgewählter Gene in Saccharomyces cerevisiae und verwandten Spezies genutzt.