Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

In silico eljárás makromolekulák tervezéséhez ELTE eScience RET 2.4-es alprojekt.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "In silico eljárás makromolekulák tervezéséhez ELTE eScience RET 2.4-es alprojekt."— Előadás másolata:

1 In silico eljárás makromolekulák tervezéséhez ELTE eScience RET 2.4-es alprojekt

2 Résztvevők: Projektvezető: Jakó Éena, Ph.D., ELTE RET eScience ICF alkalmazása molekuláris filogenetikai analízisben Ari Eszter, doktorandusz, Genetikai Tanszék Podani János, D.Sc., Növényrendszertani és Ökol. Tanszék In silico molekulatervezési módszer in vitro tesztelése Pál Gábor, Ph.D., Biokémiai Tanszék Szenes Áron, doktorandusz, Biokémiai Tanszék Szoftverfejlesztés Ittzés Péter, Ph.D., ELTE RET eScience Horváth Arnold, szoftverfejlesztő, informatikus Kun Ádám, Ph.D., Collegium Budapest Kovács Attila, Ph.D. Tátrai Antal, doktorandusz

3 Az ICF (Iterative Canonical Form) rövid ismertetése Eredetileg Boole függvények minimalizálására (Normálforma) Részben-rendezett halmazokon értelmezhető Kódolás: a részben-rendezett halmaz megfeleltetése a vizsgált strukúrának A részben-rendezést meghatározó reláció alapján a kódolt adatstrukúrát átrendezhetjük és ez az esetek egy jelentős részében információ vesztés nélküli tömörítés Megkönnyíti az osztályozást A struktúra átalakítása reflektálhat a funkcióra Az ICF elméleti háttere

4 Példa I. bináris string: logikai változóval kódolva: a’bc’ + abc’ + a’b’c + a’bc

5 Példa távolságra Többféle távolságformulát alkalmaztunk: Euklideszi, Manhattan, Jaccard… Bináris eset, x = 3, y = 0 ED = 1,73

6 Az ICF eddigi alkalmazásai Mérnöki alkalmazás: kombinációs hálózatok és programozható logikai modulok tervezése (Hazai szabadalom) Kémiai alkalmazás: molekuláris shape analízis Ökológiai: fajkombinációk elemzése Molekuláris taxonómia Makromolekulák leírása Ponttértkép Matematikai modell fA = fT = fC = fG = KódolásICF eredménye Dendrogram ICF Gráf TAGACTAG Szekvenciák

7 Az ICF 1.0 programcsomag I. ICF számítás Többféle input : Bináris Decimális Nukleinsav File import Eredmények mentése Eredmények ábrázolása gráfokon ICF alapú szoftverfejlesztés 2006

8 Az ICF 1.0 programcsomag II. Távolságok ICF alapján Az ICF számításnál bemutatott input Több távolságformula Eredmények exportja További elemzőprogramokhoz való kapcsolódás Pl.: SynTax 2000

9 Az ICF 1.0 programcsomag IV. Felhasználói kéziköny Angol és magyar nyelven A program menüjéből elérhető HTML formátumban Telepítő program Windows Mac

10 Az ICF 1.0 programcsomag V. Moduláris szerkezet Általános, diszkrét matematikai feladatokra alkalmas központi mag Erre épülnek az ICF-fel kapcsolatos modulok A megjelenítést egy különálló grafikus réteg végzi Könnyen bővíthető input/output modulokkal Objektum orientált - Java 1.5 alapú Platformfüggetlen Az algoritmust hatékonyabbá tettük, 2 63 hosszúságú bináris stringeket is kezel Számokban: db kódsor 120 osztály 9 template Tesztelés: ~ 200 teszt eset, jegyzőkönyv

11 A hagyományos és az ICF alapú megközelítések összehasonlítása Hagyományos filogenetikai módszerek: –Alap feltevés: az egyes nukleotidok egymástól függetlenül evolválódnak –Az egyes pozíciókon lévő nukleotidok hasonlóságán alapszik –Nagyon hasonló ill. nagyon különböző szekvenciák nem elemezhetőek ilyen módszerekkel ICF módszer: –Alap feltevés: az egyes nukleotidok egymástól NEM függetlenül evolválódnak –A szekvenciák absztrakt szerkezetének hasonlóságán alapszik –Nagyon hasonló ill. nagyon különböző szekvenciákat is lehet elemezni Az ICF, mint molekuláris filogenetikai módszer Az ICF alkalmazásai I.

12 A nagy emberszabású majmok leszármazási viszonyai

13 ICF vektorok MP ML Bayes analízis NJ Jaccard ICF Manhattan távolság mátrix NJ szubsztitúciós modell távolság mátrix Hagyományos módszerek Diszkrét matematikai módszer 22 mitokondriális tRNS gén Öt módszer Számos fa Konszenzus törzsfák

14 Az eredmények és Bayes

15 másodlagos szerkezete harmadlagos szerkezete A transzfer RNS DHU hurok antikodon hurok T ψ C hurok Extra hurok aminosav köt ő hely

16 Az ICF validálása identitásváltást okozó tRNS mutációk vizsgálatával

17 Az ICF validálása identitásváltást okozó tRNS mutációk vizsgálatával

18 Gráfok közötti távolságok ábrázolása Az ICF validálása identitásváltást okozó tRNS mutációk vizsgálatával

19 Új antibiotikum célpontok keresése az ICF módszerrel az antibiotikumok használhatósága rohamosan csökken a rezisztens mikroba törzsek kifejlődése miatt Az ICF alkalmazásai II.

20 A patogének elleni küzdelem egyik módja eddig nem kiaknázott molekuláris célpontok elleni antibiotikumok kifejlesztése. A célpont esszenciális kell, hogy legyen a mikroba számára. A célpontnak el kell térnie a humán megfelelőjétől. A tRNS és aminoacil-tRNS szintetáz (AARS) kölcsönhatás gátlása ideális antibiotikum mechanizmus lehet. Az AARS enzimek működése esszenciális a sejt számára. 20-féle AARS enzim van, mindegyikből csak egyféle (nincsenek izoenzimek). Mind az AARS enzimek, mind a tRNS-ek mutatnak eltéréseket prokarióta – eukarióta vonatkozásban.

21 Melyik tRNS-szintetáz kapcsolat a leginkább eltérő a humán-mikroba rendszerekben? a ab hsapi_Ala_TGC: GGGGATGTAGCTCAGT--GGT--AGAGCGCATGCTTTGCATGTATGAGGTCCCGGGTTCGATCCCCGGCATCTCCA hsapi_Ala_TGC: GGGGGTGTAGCTCAGT--GGT--AGAGCACATGCTTTGCATGTGTGAGGCCCCGGGTTCGATCCCCGGCACCTCCA hsapi_Ala_TGC: GGGGGTGTAGCTCAGT--GGT--AGAGCGCATGCTTTGCATGTATGAGGTCCCGGGTTCGATCCCCGGCACCTCCA hsapi_Ala_TGC: GGGGGTGTAGCTCAGT--GGT--AGAGCGCATGCTTTGCATGTATGAGGCCTCGGGTTCGATCCCCGACACCTCCA hsapi_Ala_CGC: GGGGATGTAGCTCAGT--GGT--AGAGCGCATGCTTCGCATGTATGAGGCCCCGGGTTCGATCCCCGGCATCTCCA hsapi_Ala_AGC: GGGGATGTAGCTCAGT--GGT--AGAGCGCATGCTTAGCATGCATGAGGTCCCGGGTTCGATCCCCAGCATCTCCA hsapi_Ala_AGC: GGGGGTGTAGCTCAGT--GGT--AGAGCGCGTGCTTAGCATGTACGAGGTCCCGGGTTCAATCCCCGGCACCTCCA hsapi_Ala_AGC: GGGGGTATAGCTCAGT--GGT--AGAGCGCGTGCTTAGCATGCACGAGGTCCTGGGTTCGATCCCCAGTACCTCCA hsapi_Ala_AGC: GGGGGTATAGCTCAGC--GGT--AGAGCGCGTGCTTAGCATGCACGAGGTCCTGGGTTCAATCCCCAATACCTCCA hsapi_Ala_AGC: GGGGGTGTAGCTCAGT--GGT--AGAGCGCGTGCTTAGCATGCACGAGGCCCCGGGTTCAATCCCCGGCACCTCCA hsapi_Ala_AGC: GGGGAATTAGCTCAAGC-GGT--AGAGCGCTTGCTTAGCATGCAAGAGGTAGTGGGATCGATGCCCACATTCTCCA hsapi_Ala_AGC: GGGGAATTAGCTCAAGT-GGT--AGAGCGCTTGCTTAGCATGCAAGAGGTAGTGGGATCGATGCCCACATTCTCCA hsapi_Ala_AGC: GGGGAATTAGCGCAAGT-GGT--AGAGTGCTTGCTTAGCATGCAAGAGGTAGTGGGATCGATGCCCACATTCTCCA hsapi_Ala_AGC: GGGGAATTAGCCCAAGT-GGT--AGAGCGCTTGCTTAGCATGCAAGAGGTAGTGGGATCGATGCCCACATTCTCCA hsapi_Ala_AGC: GGGGAATTAGCTCAAGT-GGT--AGAGCGCTCGCTTAGCATGCGAGAGGTAGTGGGATCGATGCCCGCATTCTCCA hsapi_Phe_GAA: GCTGAAATAGCTCAGTT-GGG--AGAGCGTTAGACTGAAGATCTTAAAG-CCCTGGTTCAACCCTGGGTTTCAGCC hsapi_Phe_GAA: GCCGAAATAGCTCAGTT-GGG--AGAGCGTTAGACTGAAGATCTAAAGGTCCCTGGTTCGATCCCGGGTTTCGGCA hsapi_Phe_GAA: GCCGAGATAGCTCAGTT-GGG--AGAGCGTTAGACTGAAGATCTAAAGGTCCCTGGTTCAATCCCGGGTTTCGGCA hsapi_Phe_GAA: GCCGAAATAGCTCAGTT-GGG–-AGAGCGTTAGACCGAAGATCTTAAAG-CCCTGGTTCAATCCCGGGTTTCGGCA. ? a ab vchol_Ala_TGC: GGGGTTATAGCTCAGCT-GGG--AGAGCGCCTGCCTTGCACGCAGGAGGTCTGCGGTTCGATCCCGCATAACTCCA vchol_Ala_GGC: GGGGCTATAGCTCAGCT-GGG--AGAGCGCTTGCATGGCATGCAAGAGGTCTGCGGTTCGATCCCGCATAGCTCCA vchol_Phe_GAA: GCCCGGATAGCTCAGTC-GGT--AGAGCAGAGGATTGAAAATCCTCGTGTCGGTGGTTCGATTCCGCCTCCGGGCA vchol_Phe_GAA: GCCTCGATAGCTCAGTC-GGT–-AGAGCAGAGGATTGAAAATCCTCGTGTCGGTGGTTCGATTCCGCCTCGAGGCA.

22 Teljes humán tRNS szett ICF analízise Teljes patogén mikroba tRNS szett ICF analízise A legnagyobb mértékben eltérő humán-mikroba tRNS párok azonosítása Az azonosított párok funkcionális ellenőrzése A nem-működő párokhoz tartozó mikroba szintetáz lesz a potenciális antibiotikum célpont

23 A kísérletek végzése nemzetközi együttműködésben Együttműködési megállapodáson dolgozunk a világ egyik legelismertebb tRNS-kutató csoportjával, melyet Catherine Florentz vezet a Pasteur Egyetemen (Strasbourg) Az ICF tesztelése a Pasteur Egyetemen már karakterizált, de még nem közölt tRNS-eken jelenleg zajlik. Sikeres tesztelés esetén beindulhatnak a nagy volumenű kísérletek.

24 További tervek és lehetőségek Szoftverfejlesztés Az ICF kiterjesztése: fehérjeszekvenciák analízisére, CHIP adatok kiértékelésére, szociológiai adatok elemzésére tRNS mutációk okozta mitokondriális rendellenességek vizsgálata Catherine Florentz, D.Sc. Pasteur Egyetemen (Strasbourg) Expressziós CHIP alapú gyógyszer hatóanyag keresés (csontritkulás) Orosz László, D.Sc. Genetikai Tanszék Ponyi Tamás, Ph.D. Genetikai Tanszék Vellai Tibor, Ph.D. Genetikai Tanszék Borsy Adrienn, doktorandusz Genetikai Tanszék Podani János, D.Sc. Növényrendszertani és Ökológiai Tanszék tRNS - AARS komplexek 3D modellezése Paul G. Mezey, D.Sc. Newfoundlandi Egyetem (Canada) Simon Éva, doktorandusz Newfoundlandi Egyetem (Canada)


Letölteni ppt "In silico eljárás makromolekulák tervezéséhez ELTE eScience RET 2.4-es alprojekt."

Hasonló előadás


Google Hirdetések