Основные программы сравнения аминокислотных и нуклеотидных последовательностей
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Волгоградский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Лечебный факультет
Кафедра фармакологии и биоинформатики
Отчетная работа по биоинформатике
Сравнение первичных аминокислотных последовательностей фермента металлопротеазы ( ADAM 10) человека и других животных. Поиск 3 D -моделей фермента и сравнение 3 D -модели ADAM 10 человека с наименее похожим по первичной структуре фермента животным.
| Выполнила: студентка 2 курса 11 группы специальности «Лечебное дело» Кошляк Анна Владимировна Проверила: Ассистент кафедры, аспирант Захарьящева Ольга Юрьевна |
Волгоград, 2019
Оглавление
Биоинформатика. 3
Цели и задачи биоинформатики. 3
Этапы развития биоинформатики. 3
Основные направления биоинформатики. 4
Персонализированная медицина. 4
Принципы 4П-медицины.. 4
Металлопротеаза. 5
Основные программы сравнения аминокислотных и нуклеотидных последовательностей. 7
Описание работы.. 8
1. Поиск в UniProt своего белка для человека и других организмов: 8
2. Скачивали FASTA-формат для каждого организма: 9
3. Попарные сравнения: 10
4. Обработка результатов. 12
5. Поиск 3D-моделей белка и сравнение 3D модели ADAM10 человека. 13
|
|
|
6. Определение сайтов связывания. 18
7. Определим доверительный интервал. 20
Вывод: 20
Биоинформатика
Биоинформатика (bioinformatics)- область науки, в которой решаются биологические задачи с помощью вычислительных методов математических и информационных технологий.
Цели и задачи биоинформатики
Цель биоинформатики — способствовать пониманию биологических процессов. Отличие биоинформатики от других подходов состоит в том, что она фокусируется на создании и применении интенсивных вычислительных методов для достижения этой цели.
Задачи:
· Разработка алгоритмов для анализа биологических данных большого объема:
o Алгоритм поиска генов в геноме;
· Анализ и интерпретация различных типов биологических данных таких, как нуклеотидные и аминокислотные последовательности, домены белков, структура белков и т.д.:
o Изучение структуры активного центра белка;
· Разработка программного обеспечения для управления и быстрого доступа к биологическим данным:
o Создание банка данных аминокислотных последовательностей.
Этапы развития биоинформатики
В 1962 году была придумана концепция "молекулярных часов".
|
|
|
В 1965 была секвенирована тРНК, определена ее вторичная структура, в это же время были созданы базы данных PIR для хранения информации об аминокислотных последовательностях.
В 1972 году было придумано клонирование.
В 1978 году были разработаны методы секвенирования, была создана база данных пространственных структур белков.
В 1980 был выпущен спец.выпуск журнала NAR, посвященный биоинформатике, затем были придуманы некоторые алгоритмы выравнивания последовательностей, о которых речь пойдет дальше.
Далее был придуман метод ПЦР (полимеразная цепная реакция), а в биоинформатике - алгоритмы поиска похожих фрагментов последовательностей в базах данных.
В 1987 году оформился GeneBank (коллекция нуклеотидных последовательностей) и т.д.
Основные направления биоинформатики
1. Биоинформатика последовательностей
2. Структурная биоинформатика
3. Компьютерная геномика
Персонализированная медицина
Персонализированна медицина— также называемая персонифицированная медицина, прецизионная медицина, индивидуализированная медицина, — представляет собой совокупность методов профилактики патологического состояния, диагностики и лечения в случае его возникновения, основанных на индивидуальных особенностях пациента.
|
|
|
К подобным индивидуальным особенностям относят генетические, эпигенетические, транскриптомные, протеомные, метаболомные и метагеномные маркеры, а также совокупность вариативных фенотипических признаков — как всего организма пациента, так и его отдельных тканей или клеток.
Принципы 4П-медицины
Включают в себя: персонализацию, предикцию, превентивность и партисипативность.
Персонализация-индивидуальный подход к пациенту. Это - основа подобной концепции здравоохранения, поскольку именно для персонализации используются новейшие научные разработки.
Предикция - это выявление предрасположенностей на основе такого паспорта и создание прогноза здоровья. Обладая знаниями об индивидуальных особенностях генома человека, врач может верно выделить факторы риска и определить степень вероятности развития того или иного заболевания.
Превентивность - следующий этап после определения факторов риска. Его суть состоит либо в полном предотвращении, либо в снижение риска развития заболевания. Возможно, это самый главный принцип всей концепции, ведь 4П-медицину часто называют просто превентивной медициной.
|
|
|
Партисипативности, или вовлеченности пациента в процесс лечения. Иногда расшифровывают как “партнерство”. Именно благодаря подобному партнерству между врачом и пациентом становится возможным реализация всей концепции.
Металлопротеаза
ADAM10 (CD156c; англ. A Disintegrin And Metalloproteinase domain 10) — фермент металлопротеаза, относящийся к семейству металлопротеаз ADAM.
Играет важную роль в развитии, воспалении, нейропротекции и онкологических заболеваниях. По ферментативной специфичности близка к другой металлопротеазе ADAM17.
Структура 
Пропептид удерживает металлопротеазу в скрытой форме посредством механизма переключения цистеина. Этот механизм может опосредоваться высококонсервативным цистеином (Cys-173) в пропептиде, который взаимодействует и нейтрализует координирующее цинк каталитическое ядро HEXGHXXGXXHD в металлопротеазном домене. Диссоциация цистеина от иона цинка при высвобождении активирующего пептида активирует фермент. По сходству C-конец Cys-богатой области к домену дезинтегрина функционирует как модуль распознавания субстрата, он распознает комплекс EFNA5-EPHA3, но не отдельные белки (по сходству). Как Cys-богатая, так и стеблевая области необходимы для взаимодействия с TSPAN5, TSPAN10, TSPAN14, TSPAN17, TSPAN33 (PubMed: 26668317 ). Регион стебля достаточен для взаимодействия с TSPAN15 (по сходству).
Взаимодействие
Образует тройной комплекс EFNA5-EPHA3-ADAM10, опосредующий выделение внеклеточного домена EFNA5 с помощью ADAM10, который регулирует интернализацию и функцию комплекса EFNA5-EPHA3. Взаимодействует с EPHA2, расщепление происходит в транс-положении, при этом ADAM10 и его субстрат находятся на мембранах противоположных клеток. Взаимодействует с NGF в зависимости от двухвалентного катиона. Взаимодействует с TSPAN14; взаимодействие способствует созреванию ADAM10 и экспрессии на клеточной поверхности. Взаимодействует с TSPAN5, TSPAN10, TSPAN15, TSPAN17 и TSPAN33; Эти взаимодействия регулируют расщепление субстрата ADAM10.
Основные программы сравнения аминокислотных и нуклеотидных последовательностей
§ ACT (Artemis Comparison Tool) — геномный анализ
§ Arlequin — анализ популяционно-генетических данных
§ BioEdit — редактор множественного выравнивания нуклеотидных и аминокислотных последовательностей
§ BioNumerics — коммерческий универсальный пакет программ
§ BLAST — поиск родственных последовательностей в базе данных нуклеотидных и аминокислотных последовательностей
§ ClustalW — множественное выравнивание нуклеотидных и аминокислотных последовательностей
§ ClustalX — множественное выравнивание нуклеотидных и аминокислотных последовательностей
§ FASTA — набор алгоритмов определения схожести нуклеотидных и аминокислотных последовательностей
§ JalView — редактор множественного выравнивания нуклеотидных и аминокислотных последовательностей
§ Mesquite — программа для сравнительной биологии на языке Java
§ Muscle — множественное сравнение нуклеотидных и аминокислотных последовательностей. Более быстрая и точная по сравнению с ClustalW
§ PopGene — анализ генетического разнообразия популяций
§ Populations — популяционно-генетический анализ
В нашей работе ключевыми программами являлись ClustalX, BLAST, FASTA и интернет-сайт UniprotKB.
Описание работы
Выбрана группа организмов:
Афалин Delphinus truncatus
Дельфин Dolphin
Кашалот Physeter catodon
Бобр Beaver
Морская свинья Yangtze finless porpoise
Тюлень Weddell seal
Кенгуровые прыгуны Kangaroo rat
Морж Walrus
Тюлень-монах Hawaiian monk seal
Собака Dog
Голый землекоп Naked mole rat
Белые медведь Polar bear
Сирийский хомячок Golden hamster
Кит Whale
Свинья Pig
Ёжик Hedgehog
Лосось Atlantic salmon
Мышь Mouse
Азиатская рыба Asian bonytongue
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 285; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!