Computational framework for analyzing and annotating single bacterium RNA-Seq data

用于分析和注释单细菌 RNA-Seq 数据的计算框架

基本信息

  • 批准号:
    10444669
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 25.43万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-04-08 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

SUMMARY Pathogenesis of infectious bacterial disease relies on the ability of bacteria to deploy gene expression programs rapidly and flexibly to adapt to new environments. Heterogeneous expression of these genetic programs is a common strategy invoked by bacterial populations, particularly in the expression of virulence factors. To study heterogeneous gene expression, single-cell technologies were designed for use in eukaryotes and have been extremely impactful in that setting, but use of these technologies has been challenging in bacteria. Recent advances have led to significant improvement in single-bacterium RNA-Seq, making it possible to now measure gene expression in hundreds of thousands of cells in a single experiment. However, analyzing such datasets is challenged by the extremely low number of detected transcripts in each cell, for technical and biological reasons. The study of bacterial pathogenesis thus requires new computational and conceptual frameworks to enable analysis of single-bacterium RNA-Seq datasets. Here, we propose a set of innovative tools that exploit unique aspects of bacterial physiology to address the challenging features of these data. In our first Aim, we propose the first RNA-Seq denoising approach specifically tailored for single-bacterium data. This approach makes use of the power of high cell numbers to identify modules of co-varying gene expression profiles and then uses the latent space for cells derived from the module expression to smooth over neighboring cells for more highly- resolved transcriptome profiles. In our second Aim, we seek to annotate cells according to their replicative and growth rates by integrating parameters directly derived from bacterial cell biology. Specifically, we will take advantage of the general tendency of a bacterium’s single origin of replication to relate higher expression of genes closer to the origin of replication to a replicating genome. In addition, we will infer a cell’s growth rate on the basis of the principle that rapidly growing cells have a higher abundance of pre-noncoding RNA relative to their mature counterparts. In our final Aim we will release and maintain a computational package with analysis tools for use by the pathogenicity community. The single-bacterium RNA-Seq field is fast-growing and requires computational support that will enable progress in elucidating the mechanisms of antibiotic tolerance and bacterial pathogenesis.
概括 传染性细菌疾病的发病机制取决于细菌部署基因表达程序的能力 快速,灵活地适应新环境。这些遗传程序的异质表达是 细菌种群所援引的常见策略,特别是在病毒因素的表达中。学习 异质基因表达,设计用于真核生物的单细胞技术,已经是 在这种环境中的影响很大,但是使用这些技术在细菌中受到了挑战。最近的 进步已导致单细菌RNA-seq的显着改善,因此现在可以衡量 在一个实验中,数十万个细胞中的基因表达。但是,分析此类数据集是 出于技术和生物学原因,每个细胞中检测到的转录本的数量极少。 因此,细菌发病机理的研究需要新的计算和概念框架才能实现 单细菌RNA-Seq数据集的分析。在这里,我们提出了一套创新的工具,可以利用独特的 细菌生理学的各个方面,以应对这些数据的挑战特征。在我们的第一个目标中,我们提出了 第一种专门针对单细菌数据量身定制的RNA-Seq denoising方法。这种方法使用 高细胞数量识别共同基因表达曲线模块的功率,然后使用 来自模块表达的细胞潜在空间,以使相邻细胞平滑,以使其高度高 已解决的转录组轮廓。在我们的第二个目标中,我们寻求根据细胞的复制性注释细胞,并 通过整合直接衍生出细菌细胞生物学的参数来增长速率。具体来说,我们将采取 细菌单一复制起源的一般趋势的优势,以更高的表达 基因更接近复制的起源与复制基因组。此外,我们将推断一个单元的增长率 迅速生长的细胞具有较高的非编码RNA的原理的基础 他们成熟的对手。在我们的最终目标中,我们将发布并维护一个分析的计算包 致病社区使用的工具。单细菌RNA-seq场是快速增长的,需要 计算支持将在阐明抗生素耐受性和 细菌发病机理。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

ITAI YANAI其他文献

ITAI YANAI的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('ITAI YANAI', 18)}}的其他基金

Computational framework for analyzing and annotating single bacterium RNA-Seq data
用于分析和注释单细菌 RNA-Seq 数据的计算框架
  • 批准号:
    10610447
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 25.43万
  • 项目类别:
Computational approaches for the systematic detection of cell-cell interactions by spatial transcriptomics - Resubmission - 1
通过空间转录组学系统检测细胞间相互作用的计算方法 - 重新提交 - 1
  • 批准号:
    10299124
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 25.43万
  • 项目类别:
Computational approaches for the systematic detection of cell-cell interactions by spatial transcriptomics - Resubmission - 1
通过空间转录组学系统检测细胞间相互作用的计算方法 - 重新提交 - 1
  • 批准号:
    10580839
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 25.43万
  • 项目类别:
Computational approaches for the systematic detection of cell-cell interactions by spatial transcriptomics - Resubmission - 1
通过空间转录组学系统检测细胞间相互作用的计算方法 - 重新提交 - 1
  • 批准号:
    10441528
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 25.43万
  • 项目类别:
Inferring cell state tumor microenvironment maps by integrating single-cell and spatial transcriptomics
通过整合单细胞和空间转录组学推断细胞状态肿瘤微环境图
  • 批准号:
    10478987
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 25.43万
  • 项目类别:
IMAT-ITCR Collaboration: Hyperplex lineage analysis of tumor cell states in vivo
IMAT-ITCR 合作:体内肿瘤细胞状态的 Hyperplex 谱系分析
  • 批准号:
    10678070
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 25.43万
  • 项目类别:
Inferring cell state tumor microenvironment maps by integrating single-cell and spatial transcriptomics
通过整合单细胞和空间转录组学推断细胞状态肿瘤微环境图
  • 批准号:
    10305360
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 25.43万
  • 项目类别:
Comparative transcriptomics for nematode development
线虫发育的比较转录组学
  • 批准号:
    7111245
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 25.43万
  • 项目类别:
Comparative transcriptomics for nematode development
线虫发育的比较转录组学
  • 批准号:
    7198081
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 25.43万
  • 项目类别:
Comparative transcriptomics for nematode development
线虫发育的比较转录组学
  • 批准号:
    7371013
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 25.43万
  • 项目类别:

相似国自然基金

采用复合防护材料的水下多介质耦合作用下重力坝抗爆机理研究
  • 批准号:
    51779168
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    59.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
采用数值计算求解一类半代数系统全部整数解
  • 批准号:
    11671377
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    48.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
采用pinball loss的MEE算法研究
  • 批准号:
    11401247
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
采用路径算法和管网简化的城市内涝近实时模拟
  • 批准号:
    41301419
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
采用ε近似算法的盲信道均衡
  • 批准号:
    60172058
  • 批准年份:
    2001
  • 资助金额:
    16.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Brain Digital Slide Archive: An Open Source Platform for data sharing and analysis of digital neuropathology
Brain Digital Slide Archive:数字神经病理学数据共享和分析的开源平台
  • 批准号:
    10735564
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 25.43万
  • 项目类别:
Unified, Scalable, and Reproducible Neurostatistical Software
统一、可扩展且可重复的神经统计软件
  • 批准号:
    10725500
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 25.43万
  • 项目类别:
Toward Accurate Cardiovascular Disease Prediction in Hispanics/Latinos: Modeling Risk and Resilience Factors
实现西班牙裔/拉丁裔的准确心血管疾病预测:风险和弹性因素建模
  • 批准号:
    10852318
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 25.43万
  • 项目类别:
Applying Computational Phenotypes To Assess Mental Health Disorders Among Transgender Patients in the United States
应用计算表型评估美国跨性别患者的心理健康障碍
  • 批准号:
    10604723
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 25.43万
  • 项目类别:
Single viewpoint panoramic imaging technology for colonoscopy
肠镜单视点全景成像技术
  • 批准号:
    10580165
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 25.43万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了