Structural genome annotation and quantification of transcripts based on ultra-high-throughput transcriptome sequencing

• Applicant: Professor Dr. Mario Stanke
• Subject Area: Bioinformatics and Theoretical Biology
• Term: from 2010 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 179180132

• Final Report Year: 2015

Final Report Abstract

Von den ursprünglich geplanten beiden Teilprojekten - Identifikation und Quantifizierung von Transkripten - wurde bis auf die Anwendung der Vorarbeiten zur Quantifizierung nur das Teilprojekt der Identifikation von Transkripten mit RNA-Seq durchgeführt. Das Genvorhersageprogramm AUGUSTUS wurde für die Integration von RNA-Seq-Reads, die mit modernen Alignmentprogrammen gegen das Genom aligniert werden, angepasst. Um die Annotation von Genomen für einzelne Arbeitsgruppen technisch zu erleichtern, wurde ein Webservice zum Training von und für die genomweite Vorhersage mit AUGUSTUS eingerichtet, der serverseitig eine automatisierte Pipeline aufruft. Ein unabhängiger Vergleich von RNA-Seq-basierten Genomannotationsmethoden hat ergeben, dass AUGUSTUS zu den genauesten Programmen gehört. Es werden deutlich mehr Gene richtig identifiziert als ohne die Verwendung von RNA-Seq. Allerdings verbleiben auch bei Verwendung der momentan genauesten Methoden zur RNA-Seq-basierten Annotation proteinkodierender Gene in eukaryotischen Genomen viele Fehler - in komplexen Genomen wurde bei ca. 40% der Gene keines der Isoformen fehlerfrei identifiziert. Die Methoden wurden in mehreren Genomannotationsprojekten, darunter die Honigbiene, Chlamydomo-nas reinhardtii, der Tabak Nicotiana attenuata, die Spinne Parasteatoda tepidariorum und der Käfer Tribolium castaneum, von uns angewendet. Darüber hinaus wird AUGUSTUS häufig und zunehmend von anderen Wissenschaftlern zur Genomannotation eingesetzt.

Publications

• Concerted action of the new Genomic Peptide Finder and AUGUSTUS allows for automated proteogenomic annotation of the Chlamydomonas reinhardtii genome. PROTEOMICS, 11(9):1814–1823, 2011
  Michael Specht, Mario Stanke, Mia Terashima, Bianca Naumann-Busch, Ingrid Janßen, Ricarda Höhner, Erik F. Y. Hom, Chun Liang, and Michael Hippler
  
• WebAUGUSTUS – a web service for training AUGUSTUS and predicting genes in eukaryotes. Nucleic Acids Research, 2013
  K.J. Hoff and M. Stanke
  
• Finding the missing honey bee genes: lessons learned from a genome upgrade. BMC Genomics, 15(1):86, 2014
  C. Elsik, K. Worley, A. Bennett, M. Beye, F. Camara, C. Childers, D. de Graaf, G. Debyser, J. Deng, B. Devreese, E. Elhaik, J. Evans, L. Foster, D. Graur, R. Guigo, HGSC production teams, K.J. Hoff, M. Holder, M. Hudson, G. Hunt, H. Jiang, V. Joshi, R. Khetani, P. Kosarev, C. Kovar, J. Ma, R. Maleszka, R. Moritz, M. Munoz-Torres, and T. Murphy
  
• The Chlamydomonas genome project: a decade on. Trends in Plant Science, 19(10):672–680, 2014
  Ian K. Blaby, Crysten E. Blaby-Haas, Nicolas Tourasse, Erik F. Y. Hom, David Lopez, Munevver Aksoy, Arthur Grossman, James Umen, Susan Dutcher, Mary Porter, Stephen King, George B. Witman, Mario Stanke, Elizabeth H. Harris, David Goodstein, Jane Grimwood, Jeremy Schmutz, Olivier Vallon, Sabeeha S. Merchant, and Simon Prochnik
  
• Verticillium transcription activator of adhesion Vta2 suppresses microsclerotia formation and is required for systemic infection of plant roots. New Phytologist, 202(2):565–581, 2014
  Van-Tuan Tran, Susanna A. Braus-Stromeyer, Harald Kusch, Michael Reusche, Alexander Kaever, Anika Kühn, Oliver Valerius, Manuel Landesfeind, Kathrin Aßhauer, Maike Tech, Katharina Hoff, Tonatiuh Pena-Centeno, Mario Stanke, Volker Lipka, and Gerhard H. Braus