Advancing genome annotation with long-read RNA sequencing: Insights from the IGDRion Facility
Améliorer l'annotation des génomes avec le séquençage d'ARN longues lectures : Exemple d'application via la plateforme IGDRion
Résumé
The third revolution of sequencing, represented by the emergence of long-read technologies, enables the exploration of fundamental research questions from a new perspective [1]. In response to the growing demand for high-quality long-read sequencing data, we have established a dedicated sequencing platform called IGDRion at the IGDR institute in Rennes (https://igdr.univ- rennes.fr/igdrion). Our core facility is equipped with several long-read sequencing devices (2 MinION, 1 Mk1C, a 1 GridION and 1 P2-solo) from Oxford Nanopore Technologies (ONT) and aims to provide wet-lab and dry-lab expertise. Here, we will demonstrate the capabilities of our long-read sequencing core facility in improving genome annotation, focusing on both coding (mRNAs) and long non-coding RNAs (lncRNAs). To achieve this, we have developed ANNEXA, an all-in-one Nextflow pipeline tailored for the analysis of LR-RNAseq sequences from ONT, by incorporating the programs bambu [3] and FEELnc [4] for transcriptome discovery and lncRNAs annotation, respectively. ANNEXA facilitates the reconstruction and quantification of both known and novel genes and isoforms, while providing an extended annotation distinguishing between novel mRNA and lncRNA genes. All known and novel gene/transcript models are further characterized through structural and quantitative features (length, number of spliced transcripts, normalized expression levels...), available as graphical outputs. In conclusion, the IGDRion platform is a comprehensive research infrastructure integrating wet-lab and dry-lab capabilities, supported by advanced bioinformatics pipelines, to leverage the potential of long-read sequencing in advancing genomic/transcriptomic research.
La troisième révolution du séquençage, représentée par l'émergence des technologies à lecture longue, permet d'explorer des questions de recherche fondamentale sous une nouvelle perspective. En réponse à la demande croissante de données de séquençage à lecture longue de haute qualité, nous avons mis en place une plateforme de séquençage dédiée, appelée IGDRion, à l'institut IGDR de Rennes (https://igdr.univ- rennes.fr/igdrion). Notre plateforme est équipée de plusieurs machines de séquençage (2 MinION, 1 Mk1C, 1 GridION et 1 P2-solo) d'Oxford Nanopore Technologies (ONT) et vise à fournir une expertise en biologie moléculaire et bioinformatique. Nous démontrerons ici les capacités de notre plateforme de séquençage à améliorer l'annotation du génome, en nous concentrant à la fois sur les ARN codants (ARNm) et les longs ARN non codants (ARNnc). Pour ce faire, nous avons développé ANNEXA, un pipeline Nextflow tout-en-un adapté à l'analyse des séquences LR-RNAseq d'ONT , en incorporant les programmes bambu [3] et FEELnc [4] pour la découverte du transcriptome et l'annotation des lncRNAs, respectivement. ANNEXA facilite la reconstruction et la quantification des gènes et isoformes connues et nouvelles, tout en fournissant une annotation étendue distinguant les nouveaux gènes ARNm et lncRNA. Tous les modèles de gènes/transcriptions connus et nouveaux sont caractérisés par des caractéristiques structurelles et quantitatives (longueur, nombre de transcrits épissés, niveaux d'expression normalisés...), disponibles sous forme de sorties graphiques. En conclusion, la plateforme IGDRion est une infrastructure de recherche complète intégrant des capacités de laboratoire "wet" et "dry", soutenue par des pipelines bioinformatiques avancés, afin d'exploiter le potentiel du séquençage à lecture longue pour faire progresser la recherche génomique/transcriptomique.
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