Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

BIOINFORMATIKA INFORMATIKABIOINFORMATIKABIOLÓGIA “A valaha élt kutatók 99%-a kortársunk” Az adatokra is igaz  információs forradalom.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "BIOINFORMATIKA INFORMATIKABIOINFORMATIKABIOLÓGIA “A valaha élt kutatók 99%-a kortársunk” Az adatokra is igaz  információs forradalom."— Előadás másolata:

1 BIOINFORMATIKA INFORMATIKABIOINFORMATIKABIOLÓGIA “A valaha élt kutatók 99%-a kortársunk” Az adatokra is igaz  információs forradalom

2 INFORMATIKA - információk megfejtése  új információk produkálása - adatok feldolgozása, csoportosítása, megjelenítése - adatok harmonizálása Adatbevitel, adatrendezés  adatbankok Adatbankok: - adatok gyors cseréje - interaktív kapcsolat az adatbankok és a kutatók között Adatfeldolgozás, adatmegjelenítés, kiértékelés  újabb információk  újabb adatbankok automatizálás, speciális szoftverek speciális szaktudás

3 Pre-bioinformatika, az informácó hordozó megfejtése 1866 Mendel: borsó keresztezési kísérlek öröklődés egységekben 1869 Miescher: lazac sperma DNS tisztítás DNS az örökítő anyag 1903 WS Sutton az öröklődési mintázat a kromoszóma sajátságaihoz kapcsolt az osztódás során citokémia: a kromoszóma DNS-ből és fehérjéből épül fel

4 Pre-bioinformatika, az informácó hordozó megfejtése virulens baktérium nem-virulens baktérium hőkezelt baktérium nem-virulens baktérium + hőkezelt baktérium egér meghal egér túlél virulens baktérium F. Griffith Streptococcus pneumoniae  transzformálási elv Avery 1944 a transzformáló anyag DNS proteáz RNáz DNáz nincs hatás inaktivált proteáz szennyeződés?

5 DNS fehérje burok fág DNS bakteriofág fág DNS fehérje burok új fágok képződnek baktérium lizál a fágok kiszabadulnak T2 fág Hershey és Chase 1952 fágok a baktériumhoz tapadva turmixolás fehérje burok leválik 70% 32 P 20% 35 S 35 S jelölt 32 Pjelölt DNS-ben nincs S, fehérjében nincs P

6 humán sejt E. coli baktérium DNS tisztítás gyenge savas kezelés foszfodiészter kötés hidrolízis kromatográfia és a nukleotidok kvantitálása Bázis arány A:T1.00 G:C1.00 Bázis arány A:T1.09 G:C0,99 Chargaff E. nukleotid arányok Út a kettős hélixhez, Crick és Watson Biofizikai adatok, víztartalom Pauling triple hélix Röntgen diffrakciós adatok Rosalind Franklin és Maurice Wilkins fehérje alfa hélix már ismert

7 A DNS kettős hélix

8 “A” DNS“B” DNS“Z” DNS hélix típusajobb csavar bal csavar hélix átmérő (nm)2,372,551,84 bázispár hossz (nm)0,340,290,37 teljes fordulathossz (nm)3,43,24,5 bp száma/fordulat nagy árok topológiájaszéles, mélyszűk, mélysík kis árok topológiájaszűk, sekélyszéles, sekélyszűk, mély

9 transzkriptomika proteomika biokémiai aktivitás metabolikus útvonalak Centrális dogma és a bioinformatika főbb területei a molekuláris biológiában degradáció DNS Gén transzkripció, RNS szerkesztés RNS degradáció fehérje transzláció, poszttranszlációs módosítás metabolomika

10 A prokarióta és az eukarióta sejtszerveződés összehasonlítása eukariótaprokarióta

11 SpeciesSize of genome (Mb)Approximate number of genesReferences Eukaryotes Arabidopsis thaliana (plant) AGI (2000) Caenorhabditis elegans (nematode worm) CESC (1998) Drosophila melanogaster (fruit fly) Adams et al. (2000) Homo sapiens (human) IHGSC (2001); Venter et al. (2001) Saccharomyces cerevisiae (yeast) Goffeau et al. (1996) Bacteria Escherichia coli K Blattner et al. (1997) Mycobacterium tuberculosis H37Rv Cole et al. (1998) Mycoplasma genitalium Fraser et al. (1995) Pseudomonas aeruginosa PA Stover et al. (2000) Streptococcus pneumoniae Tettelin et al. (2001) Vibrio cholerae El Tor N Heidelberg et al. (2000) Yersinia pestis CO Parkhill et al. (2001) Archaea Archaeoglobus fulgidus Klenk et al. (1997) Methanococcus jannaschii Bult et al. (1996) Eukarióta Bacteria Archaeacteria

12 Az emberi genetikai állomány emberi család emberi sejt sejtmag genom mitokondriális genom 22 autoszóma 2 szex kromoszóma

13 A humán és élesztő mitokondriális genom respirációs komplex génjei riboszómális RNS gének intronok riboszómális protein gének egyéb RNS gén transfer RNS gén

14 Másik extrakromoszómális elem növényekben: kloroplaszt A rizs kloroplasztjának genomja 136 kb fotoszintézis gének riboszómális protein gének riboszómális RNS gének RNS polimeráz gén transzfer RNS gének

15 SpeciesType of organismGenome size (kb) Mitochondrial genomes Plasmodium falciparumProtozoan (malaria parasite) 6 Chlamydomonas reinhardtiiGreen alga16 Mus musculusVertebrate (mouse)16 Homo sapiensVertebrate (human)17 Metridium senileInvertebrate (sea anemone)17 Drosophila melanogasterInvertebrate (fruit fly)19 Chondrus crispusRed alga26 Aspergillus nidulansAscomycete fungus33 Reclinomonas americanaProtozoa69 Saccharomyces cerevisiaeYeast75 Suillus grisellusBasidiomycete fungus121 Brassica oleraceaFlowering plant (cabbage)160 Arabidopsis thalianaFlowering plant (vetch)367 Zea maysFlowering plant (maize)570 Cucumis meloFlowering plant (melon)2500 Chloroplast genomes Pisum sativumFlowering plant (pea)120 Marchantia polymorphaLiverwort121 Oryza sativaFlowering plant (rice)136 Nicotiana tabacumFlowering plant (tobacco)156 Chlamydomonas reinhardtiiGreen alga195

16 tisztított kromatin korlátozás nélküli nukleáz kezelés korlátozott nukleáz kezelés fehérje degradáció DNS gélelektroforézis protein komplex DNS A DNS pakolódása kromoszómákban

17 Kromoszóma elemek Minikromoszóma: rövid, géngazdag Makrokromoszóma: hosszú, génszegény B kromoszóma: nem univerzális kromoszóma Holocentrikus kromoszóma: nem egyedi centromer, többszörös kinetochore Centromer is tartalmaz gént

18 exon intron exon upstreamdownstream biológiai információ (kódoló régió) kezdete biológiai információ (kódoló régió) vége szabályozó elemek Eukarióta gének szerkezete altenatív splicing neurofibromatosis type I gene exons introns OGMP EVI2B EVI2A egymásba ágyazott gének

19 Staining techniques used to produce chromosome banding patterns TechniqueProcedureBanding pattern G-banding Mild proteolysis followed by staining with GiemsaDark bands are AT-rich Pale bands are GC-rich R-banding Heat denaturation followed by staining with GiemsaDark bands are GC-rich Pale bands are AT-rich Q-banding Stain with quinacrine Dark bands are AT-rich Pale bands are GC-rich C-bandingDenature with barium hydroxide and Dark bands contain constitutive then stain with Giemsaheterochromatin A gének eloszlása nem egyenletes

20 “Abnormális” genetikai elemek Pszeudogének keletkezése A. Processzált pszeudogén B. funkcionális gén transzkripció RNS reverz transzkripció DNS új integráció funkcionális gén pszeudogén nincs szabályozó régió funkcionális gén csonka géngénfragment a kódoló régió is sérült konvencionális pszeudogén: funkcióvesztéses mutáció

21 1 kromoszóma 2 kromoszóma interspersed repeats tandem repeated DNA Long Interspersed Nuclear Elements: LINE Short Interspersed Nuclear Elements: SINE mikroszatellitek (short tandem repeat, STR)  13 bp repeat,  150 bp hossz: pl. CACACACACACA átlagosan minden 2 kb tartalmaz miniszatellitek  25 bp repeat,  20 kbp hossz Genetikai profil analízisére alkalmasak ISMÉTLŐDŐ SZEKVENCIÁK A GENOMOKBAN

22 retrotransposon transzkripció RNS reverz transzkripció DNS új integráció retrotransposon retrotransposon kópia Retroelemek és retrotranszpozíció

23 replikatívkonzervatív DNS transpozonok eukariótákban a retrotranszpozon a jellemzőbb

24 A HUMÁN GENOM EGY SZEGMENSE

25 cirkuláris kétszálú DNS néhány fordulat kettős hélix megbomlása negatív szupertekeredett struktúra A prokarióta genom szerkezete Az E. coli nucleoidjának modell szerkezete

26 Prokarióta gének felépítése, policisztronos struktúra

27 A laterális géntranszfer szerepe különböző porkariótákban

28 Archaeák: Carl Woese: S rRNS szekvenciák  univerzális filogenetikai törzsfa Archaebaktériumok: - Eubaktérium-szerű tulajdonságok: - sejtszerveződés - sejtciklus - fő metabolikus utak - cirkuláris kromoszóma, replikáció - policisztronos operonok - Shine- Dalgarno szekvenciák (SD) - transzkripció és transzláció öszekapcsolt - génexpresszió szabályozás (regulátor fehérjék) Eukarióta-szerű tulajdonságok: transzkripció, transzláció: - promóter elemek: TATA-box (-30) - transzkripciós faktorok: TBP és TFB - RNS polimeráz sok alegységes (~12) - riboszómák:70S  16S, 23S, 5S de: eukariótákéhoz hasonló riboszómális fehérjék - transzlációs faktorok - intronok, - kis nukleoláris RNS szerű molekulák (snoRNS) - hiszton fehérjék (erősen bázikusak)  nukleoszómák (kis árok) - hősokk fehérjék (Hsp60) - citoplazmában chaperonok Evolúciós törzsfa

29 DNS MANIPULÁCIÓ számítógéppel

30 Clone Manager 6

31

32

33

34

35

36

37 DNS szekvenálás SANGER szerint +

38 KLASSZIKUS DNS SZEKVENÁLÁS PCR TERMÉKEN VAGY KLÓNOZÓ VEKTORBAN

39 Szekvenálási stratégiák Automata, Sanger-alapú piroszekvenálás Chip-alapú

40 A PCR ALAPÚ SZEKVENÁLÁS SÉMÁJA TEMPLÁT DNS PCR egy primerrel a terminálódott láncok száma a ciklus számmal növekszik a hiba nem amplifikálódik

41 AZ AUTOMATA DNS SZEKVENÁLÁS ELVE

42 AZ AUTOMATA SZEKVÁNÁLÓ A SZEKVENCIÁK MANUÁLIS ELLENŐRZÉSE

43 A PIROSZEKVENÁLÁS ELVE pirofoszfát nincs gélelektroforézis nucleisidase sulfurylase

44 CHIP ALAPÚ DNS SZEKVENÁLÁS OLIGOOKTEMEREK MINDEN KOMBINÁCIÓJA LEKÖTVE HORDOZÓRA PROBLÉMA: EGY 8-AS ISMÉTLŐDŐ SZEKVENCIA ÖSSZEZAVARJA A KÉPET

45 Genom szekvenálási stratégiák Shot gun Primer séta

46 Alternatív shot gun stratégiák térképezés: - genetikai: gének, tulajdonságok pozícionálása - fizikai: szekvenciák, gének rendeződése

47 Bakteriális shot gun könyvtár készítése

48 Preparation of shotgun library chromosomal DNA broken DNA fragments blunting the ends Preparative gel electrophoresis 2-3,5 kb fragments dephosphorylation transformationelectroporation E. coli

49 Pozitív szelekciós vektorok shotgun könyvtár késztéséhez

50 szekvenciaanalízis ellenőrzés, validáció vektor és egyéb szennyező szekvenciák eltávolítása gyenge minőségű szekvenciák eltávolítása átfedő fragmentumokból kontigok összerakása A szekvenciák feldolgozása Phrap Vector_clipping Phred SeqMan/DNASTAR STADEN programcsomag

51 Szekvenciák kontigokba rendezése, Példa

52 Genome sequencers 454/Roche

53 Solid TM System Applied Biosystems

54 SOLEXA ILLUMINA


Letölteni ppt "BIOINFORMATIKA INFORMATIKABIOINFORMATIKABIOLÓGIA “A valaha élt kutatók 99%-a kortársunk” Az adatokra is igaz  információs forradalom."

Hasonló előadás


Google Hirdetések