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Bioinformatica Banche dati biologiche

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Presentazione sul tema: "Bioinformatica Banche dati biologiche"— Transcript della presentazione:

1 Bioinformatica Banche dati biologiche
Dr. Giuseppe Pigola –

2 Banche dati biologiche
Le banche dati sono dei contenitori costruiti per immagazzinare grandi quantità di dati biologici in modo efficiente e razionale; Le banche dati biologiche raccolgono informazioni e dati derivati da: Letteratura; Analisi di laboratorio (in vitro e in vivo); Analisi bioinformatiche (in silico). Ogni banca dati è caratterizzata da un elemento biologico centrale che costituisce l’oggetto intorno al quale viene costruita la ENTRY principale della banca dati; Bioinformatica

3 Banche dati biologichie
La maggior parte delle banche dati sono fruibili in formato Flat-file: Ogni entry è memorizzata in un file di testo generalmente strutturato, contenente le informazioni; Con il crescere dei dati si è reso necessario adottare DBMS; Uso del web per accedere a informazioni tra loro correlate (cross-referencing) attraverso link ipertestuali; Banche dati in formato XML; Bioinformatica

4 Banche dati biologichie
Ridondanze e Errori: Errori durante l’estrazione delle sequenze; Algoritmi per la previsione di strutture imperfetti; Inserimento erroneo di duplicati nei DB; Diversi nomi per la stessa sequenza; Non vi è un’unica struttura per un gene (splicing alternativi). Lo stesso gene può essere rappresentato da numerose sequenze nei vari DB; NCBI accetta tutte le sequenze ma le eleva al rango di REFSEQ (sequenza di riferimento) e assegna un refseqID solo dopo numerosi controlli anche manuali; Bioinformatica

5 Banche dati primarie Sono banche dati di sequenze di acidi nucleici (DNA, RNA): EMBL datalibrary (EMBL – European Molecular Biology Laboratory ); GenBank (NCBI – National Center for Biotechnology Information ); DDBJ (DNA Database of Japan ). Esiste un accordo tra le tre banche per cui l’inserimento di dati in una, comporta l’automatico inserimento nelle altre; EMBL adotta un formato diverso dalle altre due; Bioinformatica

6 NCBI - http://www.ncbi.nlm.nih.gov/
NCBI – National Center for Biotechnology Information. Gestisce un gran numero di DB tra i quali: Gene Contiene dati inerenti i geni di tutte le specie caratterizzate, quali la struttura genica ed il contesto genomico, le ontologie, le interazioni con altri geni ed i link alle sequenze ed alla relative pubblicazioni scientifiche. Nucleotide Contiene le sequenze nucleotidiche di tutte le specie caratterizzate, siano esse codificanti o meno. Protein Ha la stessa struttura di Nucleotide ma è relativo alle sequenze aminoacidiche. Pubmed E’ il database delle pubblicazioni scientifiche di carattere biologico e biomedico. Per ogni articolo è disponibile l’abstract. Pubmed Central contiene articoli completi scaricabili gratuitamente. Taxonomy Contiene la classificazione dei vari organismi; Bioinformatica

7 NCBI - http://www.ncbi.nlm.nih.gov/
Esempio di entry in GenBank LOCUS: Entry name; ACCESSION: Accession Number; SOURCE: Organismo; REFERENCE; Bioinformatica

8 NCBI - http://www.ncbi.nlm.nih.gov/
Esempio di entry in GenBank FEATURES; ORIGIN; Bioinformatica

9 EMBL - http://srs.ebi.ac.uk
EMBL – European Molecular Biology Laboratory Anche EMBL permette di accedere a numerosi DB. EMBL DataLibrary Contiene dati inerenti Geni e Sequenze Nucleotidiche; UniProt Contiene dati proteici (gestito da un consorzio di cui fa parte EMBL); NCBI Si appoggia anche a NCBI per ricercare informazioni relative a pubblicazioni (PUBMED) o malattie genetiche (OMIM); Bioinformatica

10 EMBL - http://srs.ebi.ac.uk
Esempio di entry in EMBL ID Entry name; AC Accession Number; OS Source Organism; OC Tassonomia; KW Parole Chiave; RA Autori; RT Titolo; DR Cross Reference; Bioinformatica

11 EMBL - http://srs.ebi.ac.uk
Esempio di entry in EMBL FT Features; SQ Sequenza; Bioinformatica

12 DDBJ - http://www.ddbj.nig.ac.jp/
DDBJ – DNA Data bank of Japan Si tratta in pratica di una copia di NCBI; Mette a disposizione tool per ricercare e analizzare dati molto simili a quelli che vedremo per Entrez; Il formato adottato da DDBJ per i flat-file è identico a quello di NCBI; Bioinformatica

13 Interrogazione di banche dati
I sistemi più utilizzati per interrogare le banche dati sono: Entrez (Sviluppato da NCBI): Permette di accedere a numerose banche dati (anche contemporaneamente) attraverso una interfaccia web. Permette di effettuare ricerche testuali sui DB utilizzando diverse sintassi per i vari DB. SRS - Sequence Retrieval System (Sviluppato da EBI – European Bioinformatics Institute); Anche DDBJ offre un metodo di ricerca e analisi dei dati via WEB (ma in pratica si tratta delle stesse cose che vedremo per Entrez e SRS); Bioinformatica

14 Entrez - http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Entrez
Bioinformatica

15 Entrez - http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Entrez
Ricerca in tutti i database Risorse principali: Nucleotide; Protein; Genome; Gene; Taxonomy; Pubmed; Bioinformatica

16 Entrez Cerchiamo informazioni relativamente al gene umano TP53
Clicchiamo in corrispondenza di Gene Bioinformatica

17 Entrez Opzioni di filtraggio; Ricerca di informazioni correlate;
Dettagli; Etc; La prima voce è quello che cerchiamo Bioinformatica

18 Entrez Simbolo Ufficiale, Nome del Gene, Tipo di gene, Classificazione, breve Sommario Bioinformatica

19 Entrez Taxonomy Browser: Classificazione dell’organismo Bioinformatica

20 Entrez Classificazione dell’organismo Gerarchia di classificazione
Bioinformatica

21 Entrez Database contenente la informazioni sulla sequenza (in questo caso HGNC) Bioinformatica

22 Entrez Nome e simbolo del gene Bioinformatica

23 Entrez ID unico fornito da dall’autorità HGNC: HUGO Gene Nomenclature Committee Bioinformatica

24 Entrez Bioinformatica
Approved: Il gene ha un simbolo approvato da HGNC; Entry withdrawn: Il gene precedentemente approved non esiste più; Symbol withdrawn: - La entry, predentemente approvata è stata fusa con un’altra; Bioinformatica

25 Entrez Indica la posizione del gene o la regione del cromosoma
Bioinformatica

26 Entrez Alias Bioinformatica

27 Entrez Il Reference Sequence ID fornito da NCBI e
Accession Numbers Per le sequenze di riferimento (Link rispettivamente a mRNA, CDS, etc.) Bioinformatica

28 Entrez L’entry per TP53 sul DB GenBank (mRNA)
Locus:Nome identificativo; Accession Number: ID; Keywords: parole chiavi che identificano la funzione biologica; Source Organism: Classificazione; Reference: informazioni bibliografiche; Bioinformatica

29 Entrez Features: Carateristiche della sequenza; Eventuali introni ed esoni, promotori, enanchers, etc… Traduzione Bioinformatica

30 Entrez Link alla Coding Sequence
Viene indicato anche il punto di inizio e di fine. Bioinformatica

31 Entrez Sequenza dell’mRNA relativo al gene. Bioinformatica

32 Entrez Salvare l’entry come file oppure in clipboard o collections (NCBI memorizza temporaneamente le informazioni); Modalità di visualizzazione Bioinformatica

33 Entrez Alcuni formati standard delle sequenze. (A) FASTA, (B) GCG
Bioinformatica

34 Entrez Link ai relativi geni per gli organismi Mouse e Rattus Norvegicus Bioinformatica

35 Entrez Link agli articoli correlati su Pubmed e CiteXplore
Bioinformatica

36 Entrez Bioinformatica

37 Entrez Bioinformatica

38 Entrez Sequenza genomica di riferimento con relativi link al FASTA o entry GenBank Ogni riga rappresenta una variante di splicing (le varianti differiscono nel numero e nelle dimensioni degli esoni, indicati da rettangolini, gli introni sono rappresentati dalle linee sottili). Contesto genomico: Regione genomica di appartenenza e geni limitrofi. Le frecce indicano il filamento (destra: senso, sinistra: antisenso). Bioinformatica

39 Entrez Fenotipi patologici correlati al gene (malattie);
Sono forniti dei link a delle informazioni aggiuntive; Bioinformatica

40 Entrez Interazioni con proteine coinvolte nell’HIV.
Interazioni note con altre proteine. Link a tali sequenze e pubblicazioni relative. Bioinformatica

41 Entrez Informazioni relative alla proteina
Markers correlati; Variazioni del gene o malattie associate in varie popolazioni; Omologia (Ortologhi in altre specie); Pathways in cui il gene è coinvolto; Annotazioni ontologiche (Processi, funzioni e localizzazione cellulare); Gene Ontology è un vocabolario strutturato pensato per descrivere i geni e i loro prodotti in qualsiasi tipo di organismo. Informazioni relative alla proteina (solo per geni codificanti proteine); Bioinformatica

42 Entrez Qui troviamo I link alle sequenze nucleotidiche e proteiche relative al gene. Diversi link per ogni variante di splicing. Bioinformatica

43 Entrez Sequenze correlate (ad es precalcolate con BLAST) con link ai DB Nucleotide, Protein; Link addizionali a sorgenti esterne; Bioinformatica

44 Entrez Modalità di visualizzazione;
Salvare l’entry come file oppure in clipboard o collections (NCBI memorizza temporaneamente le informazioni); Modalità di visualizzazione; Bioinformatica

45 Entrez Una Tabella con le informazioni sulla struttura del gene per ogni variante di splicing; Bioinformatica

46 Entrez Posizionandoci con il mouse sul nome di una isoforma viene visualizzato un menu a tendina con informazioni e link; Link alla entry in Protein della proteina relativa; Link alla entry in Nucleotide del mRNA; Bioinformatica

47 Entrez - Nucleotide http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore
Contiene le sequenze nucleotidiche di tutte le specie caratterizzate, siano esse codificanti o meno. Bioinformatica

48 Entrez - Nucleotide http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore
Metodi di ricerca: Simbolo o nome di un gene o proteina : Ad es. BAX; Ricerca per Accession Number ad es. CAA79696, NP_778203, , BC043443, NM_ etc); Ricerca per autore: Ad es. Smith JR (Cognome seguito dalle iniziali senza punti); Ricercare una frase esatta: Ad es. "contactin associated protein"; Usare gli operatori booleani: AND, OR, NOT (ad es. contactin AND neurofascin); Bioinformatica

49 Entrez - Nucleotide http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore
Metodi di ricerca: Usare gli operatori booleani: AND, OR, NOT insieme alle parentesi g1p3 AND (response element OR promoter) Di default viene applicato l’operatore AND: Tp53 mouse Usare Wild Cards “*” oppure “?” Bioinformatica

50 Entrez - Nucleotide http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore
Metodi di ricerca: Usare i Limits; Cliccare su limits nella pagina principale di entrez Nucleotide Data di pubblicazione; Data di Modifica; Db sorgente: EMBL,Genbank, DDBJ, etc; Tipo di molecola: DNA,RNA, mRNA, cRNA; Localizzazione della sequenza: mitocondrio, nucleo, etc; Escludere lavori incompleti; Escludere brevetti; Bioinformatica

51 Entrez - Nucleotide http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore
Metodi di ricerca: Usare i Limits: Field tags; Selezionando ad esempio Organism possiamo usare nella ricerca il nome dell’organismo (ad es. “human, mouse, green plant, bacteria, drosophila similis” Una volta fatta la ricerca possiamo filtrare ancora i dati utilizzando il menu sulla destra della pagina dei risultati; Bioinformatica

52 Entrez - Nucleotide http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore
Metodi di ricerca: Usare i Limits: Possono essere usati anche direttamente nel campo di ricerca racchiusi tra [ ] [accession] Accession number; [all field]; [author]; [ecrno] EC/RN Number (enzyme commission number); [Gene Name] [Issue] [title] [journal] etc…Parametri pubblicazione; [Publication date] Data di Pubblicazione e eventuale Modifica; Lunghezza della sequenza; Ricerca avanzata Bioinformatica

53 Entrez - Nucleotide http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore
Metodi di ricerca: Usare i Limits. Esempi: Frogs AND 2010/06[Publication Date] 110:500[Sequence Length] 2009/3/1:2009/9/30[Publication Date] NC_0000*[Accession] AND Human[Organism] Bioinformatica

54 Entrez - Nucleotide http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore
Metodi di ricerca: Advanced Search: Bioinformatica

55 Entrez - Nucleotide http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore
Metodi di ricerca: Advanced Search e History: Nella pagina della ricerca avanzata è presente una History delle query fatte recentemente: Ciascuna query ha un nome nel formato “#NUMERO”; E’ possibile riutilizzare query nella history e combinarle tra loro usando gli operatori booleani; Bioinformatica

56 Entrez - Nucleotide http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore
DIVERSI TIPI DI ENTRY. mRNA (ad es. entry U90223); DNA (ad es. Entry AF018430); Le due entry si riferiscono a: mRNA relativo ad un gene con informazioni relative a , CDS e Proteina; La seconda mostra come un gene si presenta effettivamente su un tratto di cromosoma (varianti di splicing, presenza di esoni introni etc etc); Bioinformatica

57 Entrez - Nucleotide http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore
mRNA ENTRY: U90223 Bioinformatica

58 Entrez - Nucleotide http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore
DNA Entry: AF018430 Due varianti di splicing Bioinformatica

59 Entrez - Nucleotide http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore
DNA Entry: AF018430 Prendi i nucleotidi da 1 a 1735 dalla entry AF Aggiungi i nucleotidi da 1 a 1177 dalla entry AF Aggiungi i nucleotidi da 1 a 45 dalla entry AF Aggiungi i nucleotidi da 658 a 732 dalla entry AF Bioinformatica

60 Entrez - Protein http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein
Contiene le sequenze create dalla traduzione di sequenze nucleotidiche codificanti provenienti da GenBank, EMBL,DDBJ; Le sequenze proteiche sono importate inoltre da db esterni quali Protein Information Resource (PIR), SWISS-PROT, Protein Research Foundation (PRF). Le sequenze proteiche sono inoltre estratte da strutture provenienti da Protein Data Bank (PDB). Bioinformatica

61 Entrez - Protein http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein
Metodi di ricerca: Sono identici a quelli visti per Nucleotide; Bioinformatica

62 Entrez - Protein http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein
Metodi di ricerca: Usare i Limits; Cliccare su limits nella pagina principale di entrez Protein Data di pubblicazione; Data di Modifica; Db sorgente: EMBL,Genbank, DDBJ, etc; Escludere lavori incompleti, brevetti, etc. Bioinformatica

63 Entrez - Protein http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein
Metodi di ricerca: Usare i Limits: Possono essere usati anche direttamente nel campo di ricerca racchiusi tra [ ] I tag sono identici a quelli visti per Nucleotide ad eccezione di alcuni come ad es: [molecular weight] Ricerca avanzata Bioinformatica

64 Entrez - Protein http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein
La ricerca di tp53 nel db Protein. Questa volta troviamo la sequenza proteica. Bioinformatica

65 Entrez - Protein http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein
La ricerca di tp53 nel db Protein. Ma possiamo sempre risalire alla Coding Sequence Bioinformatica

66 Entrez - Protein http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein
Scegliendo come modalità di visualizzazione “FASTA” otteniamo: Possiamo cambiare l’intervallo da visualizzare Bioinformatica

67 Entrez - Protein http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein
Scegliendo come modalità di visualizzazione “FASTA” otteniamo: Trovare regioni di similarità tra tp53 e altre sequenze (BLAST); Trovare regioni conservate in tp53 (CD-search); Bioinformatica

68 Entrez - Protein http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein
Scegliendo come modalità di visualizzazione “FASTA” otteniamo: Trovare pattern all’interno della sequenza Tutto quanto detto vale anche per Nucleotide. Bioinformatica

69 Entrez - Gene http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene
Contiene geni. Mantiene informazioni relativamente a nomenclatura, localizzazione cromosomica, prodotti dei geni, malattie etc. Bioinformatica

70 Entrez - Gene http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene
Metodi di ricerca: Sono identici a quelli visti per Nucleotide e Protein; Bioinformatica

71 Entrez - Gene http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene
Metodi di ricerca: Usare i Limits; Cliccare su limits nella pagina principale di entrez Gene Search Field tags: Chromosome; Taxonomy ID; Gene Name; Gene Length; Disease/Phenotype; Etc… Bioinformatica

72 Entrez - Gene http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene
Metodi di ricerca: Usare i Limits: Organismo Bioinformatica

73 Entrez - Gene http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene
Metodi di ricerca: Usare i Limits: Opzioni e Date; Bioinformatica

74 Entrez - Gene http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene
Metodi di ricerca: Usare i Limits: Tassonomia; Bioinformatica

75 Entrez - Gene http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene
Metodi di ricerca: Usare i Limits: Possono essere usati anche direttamente nel campo di ricerca racchiusi tra [ ] I tag sono identici a quelli visti per Nucleotide e Protein ad eccezione di alcuni come ad es: [exon count] [taxonomy ID] [disease/phenotype] [cromosome] Ricerca avanzata Bioinformatica

76 Entrez - Gene http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene
Esempi di Query: Bioinformatica

77 Entrez - Pubmed http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed
PubMed è un database di citazioni e abstract della letteratura biomedica. Quando l’intero articolo è disponibile, vengono forniti link per la consultazione (Pubmed Central, la biblioteca nazionale degli USA). Tutorial: Bioinformatica

78 Entrez - Pubmed http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed
PubMed contiene al suo interno 4 database: MEDLINE citazioni dal 1966 ad oggi; abstract; MESH; aggiornamento settimanale; OLDMEDLINE con citazioni dal 1951 al 1965 , no abstract, no MESH PREMEDLINE (In Process citations) per citazioni non ancora indicizzate; no MeSH ; aggiornamento giornaliero PUBLISHER SUPPLIED CITATIONS per citazioni ricevute via elettronica direttamente dall’editore. Non ancora pubblicate in cartaceo. Bioinformatica

79 Entrez - Pubmed http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed
Anche PubMed ha il suo formato Flat file: [AU] campo autore [TI] campo titolo [TA] nome della rivista [LA] lingua di pubblicazione dell’articolo [MH] Mesh terms (soggetti) [DP] data di pubblicazione(A/M/G) [EDAT] data di inserimento nel pubmed (A/M/G) [AB] abstract Bioinformatica

80 Entrez - Pubmed http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed
Metodi di ricerca: Usare i Limits; Cliccare su limits nella pagina principale di entrez Pubmed Data di pubblicazione; Tipo di articolo; Linguaggio; Specie; Sesso; Bioinformatica

81 Entrez - Pubmed http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed
Metodi di ricerca: Ricerca Avanzata; [mesh] Medical Subject Headings (termini biomedici indicizzati in un vocabolario curato da NCBI). Usati per indicare un argomento. Esempio: tutte le pubblicazioni di “smith” dal al 2010 Bioinformatica

82 Entrez - Pubmed http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed
Usare il tag MeSH - Medical Subject Headings. Dalla Pagina della ricerca avanzata è possibile accedere al vocabolario di termini medici utili alla ricerca. Bioinformatica

83 Entrez - Pubmed http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed
Proviamo a ricercare nel DB di MeSH il termine “brain neoplasm” Ci sono delle sottointestazioni relative al termine che possiamo selezionare Bioinformatica

84 Entrez - Pubmed http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed
Il DB è organizzato ad albero. Possiamo selezionare un nodo e ricercare le eventuali sottocategorie correlate. Bioinformatica

85 Entrez - Pubmed http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed
Infine possiamo aggiungere a “Search Builder” il relativo tag di ricerca oppure fare direttamente una ricerca su PubMed. Bioinformatica

86 Entrez - Pubmed http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed
Anche il DB MeSH ha la sua ricerca avanzata di termini medici. Bioinformatica

87 Entrez - Pubmed http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed
Metodi di ricerca. Esempi: Ricercare articoli scritti da “Bonnie W. Ramsey” riguardo la terapia genica nella fibrosi cistica cystic fibrosis gene therapy ramsey bw Quando si conosce solo il cognome di un autore si può usare il tag [au]: brody[au] Da alcuni anni Pubmed sta inserendo anche i nomi completi degli autori; Bioinformatica

88 Entrez - Pubmed http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed
Risultati di una ricerca: Filtri Send to Display Settings Bioinformatica

89 Entrez - Pubmed http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed
Risultati di una ricerca: Bioinformatica

90 Entrez - Pubmed http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed
Metodi di ricerca. Single Citation Matcher. Bioinformatica

91 Entrez - Pubmed http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed
Metodi di ricerca. Topic-Specific Queries. Bioinformatica

92 Entrez - Pubmed http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed
Metodi di Ricerca. Clinical Query: Bioinformatica

93 Entrez - Pubmed http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed
Metodi di Ricerca. Clinical Query: Ricerca degli aspetti clinici della terapia genica nella fibrosi cistica, selezionare la categoria “Therapy”, lo scope “Narrow”, e la query: cystic fibrosis gene therapy Ricerca di reviews su terapia inalatoria nella polmonite: inhalation therapy pneumonia Per trovare informazioni su anemia falciforme, dalla pagina Clinical Queries scegliere “Genetic Counseling” dal menu “Topic” e immettere i termini di ricerca seguente nella casella di ricerca: sickle cell anemia Bioinformatica

94 Entrez - Pubmed http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed
Catalogo Riviste. Pubmed mette a disposizione anche un metodo di ricerca di riviste del settore; Bioinformatica

95 Entrez Esercitazioni Esercitazione 1:
Ricercare dalla pagina principale di Entrez il gene il cui accession number è BC043443; Quanti risultati otteniamo nel db Gene? Quale è il nome ufficiale del gene? Gli altri possibili Nomi? In quale filamento del dna si trova? Quante varianti di Splicing? Sono tutte codificanti proteina? A quali malattie è associato? E’ coinvolto nel processo dell’apoptosi? Quanto è lunga la coding sequence della prima variante di slicing? Bioinformatica

96 Entrez Esercitazioni Esercitazione 1I:
La citocromo c ossidasi (cox4) è un complesso multimerico localizzato nella membrana mitocondriale interna che partecipa al trasporto degli elettroni nella catena respiratoria mitocondriale. Vogliamo selezionare il gene corrispondente alla subunità 4 umana presente nel cromosoma 16 e prendere poi la sequenza nucleotidica e la relativa traduzione proteica. STEP 1: Da Entrez selezioniamo il DB Gene; STEP 2: Nel campo di ricerca digitiamo: (homo sapiens[Organism]) AND (16[Chromosome]) AND “cytochrome c oxidase” AND (“subunit 4” OR “subunit iv” OR “cox4”) STEP 3: Il primo risultato ottenuto è quello che cercavamo (isoforma 1). Cliccliamo sulla sequenza e successivamente sul link “primary Source” e poi “Genbank” STEP 4 : Recuperare la sequenza mRNA relativa. Recuperare la CDS in formato fasta e la relativa traduzione. Se avessimo avuto l’accession number NM_001861 Bioinformatica

97 Entrez Esercitazioni Esercitazione III:
Quale è la tassonomia di “drosophila melanogaster”? Suggerimento: Dalla pagina principale di Entrez digitare drosophila melanogaster[organism] (o equivalentemente selezionando il DB taxonomy digitare drosophila melanogaster) Bioinformatica

98 Entrez Esercitazioni Esercitazione IV:
Utilizzando Entrez cercare il gene tp53 del cane (Canis familiaris). Di che tipo di gene si tratta? In quale cromosoma si trova? Quale è il refSeq Status? Quante isoforme ci sono? In quale filamento si trova? (senso/antisenso) Ci sono geni omologhi in altri organismi? Quali? Bioinformatica

99 Entrez Esercitazioni Esercitazione V:
Dal DB Protein selezionare la proteina CAD99002. Quale è il nome della proteina? Quale è la lunghezza della proteina? Quale è la lunghezza della coding sequence? CDS=107 PROTEIN=35 Bioinformatica

100 Entrez Esercitazioni Esercitazione VI:
Quante proteine umane sono presenti in banca dati? Quante di queste sono codificate dal genoma mitocontriale? (suggerimento: usare limits dal db protein) All[filter] Bioinformatica

101 Entrez Esercitazioni Esercitazione VII:
Quanti articoli ha pubblicato G. Pesole nel 2005? Quanti articoli in pubmed contengono la parola “Bioinformatics”? Quanti articoli bioinformatici ha pubblicato Alfredo Ferro fino ad oggi? Quanti di questi riguardano la backtranslation? (suggerimento: usare il nome completo) Cercare articoli review sull’ischemia cerebrale (cerebral ischemia) come argomento principale riguardante la fascia di età fra i 45 e 64 anni. (sugg: guardate bene i limits). Ricercare articoli sulla osteoporosi (osteoporosis) nelle donne. Quale è il nome completo della rivista “Ann. Entomol. Soc. Am.” Quale è il nome completo della rivista PNAS. Bioinformatica

102 Entrez Esercitazioni Esercitazione VIII:
Trovare la tassonomia del pomodoro (tomato). Quale è il nome scientifico? Trovare la tassonomia della vite (wine grape). Quale è il nome scientifico? Bioinformatica

103 SRS - http://srs.ebi.ac.uk
Bioinformatica

104 SRS - http://srs.ebi.ac.uk
SRS (Sequence Retrieval System) è un sistema per la ricerca e l’estrazione di dati biologici via web; SRS consente la navigazione attraverso varie banche dati sfruttando il cross-referencing; La gran parte delle opzioni messe a disposizione da SRS sono uguali a quelle di Entrez; Generalmente quando usiamo SRS e Entrez, il numero di sequenze che otteniamo attraverso i due sistemi è diverso a causa di un diverso aggiornamento delle banche dati utilizzate dai due sistemi di interrogazione; Bioinformatica

105 SRS - http://srs.ebi.ac.uk
Proviamo a ricercare il gene corrispondente alla subunità 4 umana di citocromo c ossidasi Selezioniamo Library Page dalla home page di EMBL-EBI Bioinformatica

106 SRS - http://srs.ebi.ac.uk
Scegliamo il DB in cui effettuare la ricerca; Possiamo scegliere tra: Standard Query; Extended Query; Bioinformatica

107 SRS - http://srs.ebi.ac.uk
Dopo aver scelto EMBL come DB e standard query inseriamo nei campi di ricerca i termini da ricercare utilizzando (come per Entrez i tag appropriati) Bioinformatica

108 SRS - http://srs.ebi.ac.uk
I termini verranno correlati con un operatore AND Bioinformatica

109 SRS - http://srs.ebi.ac.uk
Query in formato testuale con operatori booleani e tag per restringere la ricerca. Ci sono alcune piccole differenze rispetto a Entrez: Ad esempio gli operatori booleani sono indicati con &, !, | etc. Bioinformatica

110 SRS - http://srs.ebi.ac.uk
Risultato della ricerca: Il primo record è “ipotetical” Il terzo Record è quello che cercavamo (isoforma 1); Bioinformatica

111 SRS - http://srs.ebi.ac.uk
E’ possibile selezionare una o più sequenze e richiamare su di essa un programma come ad es. BLAST, CLUSTALW, FASTA, Transeq (traduzione in aminoacidi), Backtranseq (backtranslation), etc etc. Bioinformatica

112 SRS - http://srs.ebi.ac.uk
Cliccando sul link relativo otteniamo la pagina contenente le informazioni; E’ praticamente molto simile a quella di Entrez. Bioinformatica

113 SRS - http://srs.ebi.ac.uk
Tra le altre informazioni troviamo le Features della sequenza (Introni, esoni etc etc). Traduzione Bioinformatica

114 SRS - http://srs.ebi.ac.uk
In fondo alla pagina troviamo anche la sequenza Bioinformatica

115 SRS - http://srs.ebi.ac.uk
Esercizio I Ricercare in SRS tutte le sequenze nucleotidiche riguardanti i muscoli nell’uomo che si riferiscano a myosin oppure a telethonin ma non a skelectal. muscle & (myosin|telethonin) !skeletal Bioinformatica

116 SRS - http://srs.ebi.ac.uk
Esercizio II Effettuare tutte le ricerche fatte su entrez anche su srs. muscle & (myosin|telethonin) !skeletal Bioinformatica

117 DDBJ - http://www.ddbj.nig.ac.jp/
Bioinformatica

118 DDBJ - http://www.ddbj.nig.ac.jp/searches-e.html
Ricerca di sequenze: Bioinformatica

119 Altre Banche dati SWISSPROT/UNIPROT (http://www.ebi.ac.uk/swissprot/access.html): banca dati originale, sviluppata in Svizzera. E’ una banca dati altamente curata, con alto livello di annotazione (descrizione della proteina, delle funzioni, della sua struttura, di modificazioni post-traslazionali e post- trasduzionali, di varianti, di polimorfismi etc), alto livello di integrazione con altri database, basso livello di ridondanza. Questa banca dati fornisce entry flat-file che si differenziano da EMBL soprattutto per quanto riguarda le features che descrivono nelle proteine la presenza di aa modificati, regioni peptidiche corrispondenti ad isoforme, domini strutturali e siti di polimorfismi; PIR (http://pir.georgetown.edu): altra banca dati di sequenze proteiche sviluppata negli USA. E’ molto curata e ben annotata, ma è poco integrata con altri database e quindi offre minori vantaggi nel suo uso. Bioinformatica

120 UNIPROT Bioinformatica

121 UNIPROT Dal sito di EBI possiamo accedere al DB UniProt tramite ricerca testuale o SRS; Possiamo inoltre eseguire tools come BLAST, CLUSTALW su sequenze del DB; Possaimo accedere a una libreria Java per l’accesso remoto al DB; Bioinformatica

122 UNIPROT - http://www.uniprot.org/uniprot/
Ricerca Testuale Tool: In questo caso stiamo effettuando una ricerca Bioinformatica

123 UNIPROT - http://www.uniprot.org/uniprot/
Ricerca Testuale Ricerchiamo la proteina relativa a TP53 in Homo Sapiens Bioinformatica

124 UNIPROT - http://www.uniprot.org/uniprot/
Ricerca Testuale Otteniamo una lista di entry: La prima è quello che cerchiamo. Da notare l’Entry Name tipico di UniProt. Cliccando sulla entry otteniamo numerose informazioni (in parte uguali a Entrez) Bioinformatica

125 UNIPROT - http://www.uniprot.org/uniprot/
Formato della Entry: XML, FASTA, TXT Informazioni e Funzione Ma c’e’ anche: Bibliografia; Le interazioni; Ontologie; Features: Binding site, Motif,Siti attivi; Bioinformatica

126 UNIPROT - http://www.uniprot.org/uniprot/
TOOLS: A questo punto possiamo ad esempio fare un BLAST sulla proteina. Bioinformatica

127 UNIPROT - http://www.uniprot.org/uniprot/
Otteniamo gli stessi risultati di BLAST su NCBI visualizzati in modo diverso. Bioinformatica

128 UNIPROT - http://www.uniprot.org/uniprot/
Possiamo allineare due o più sequenze anche mettendo solo l’identificativo Bioinformatica

129 UNIPROT - http://www.uniprot.org/uniprot/
Scaricare una o più entry Bioinformatica

130 UNIPROT - http://www.uniprot.org/uniprot/
Mappare uno o più ID di UniProt nell’ID di un altro DB (GenBank, PIR, PDB, etc. etc.) Può essere molto utile ad esempio quando cerchiamo la struttura 3D di una proteina in PDB. Bioinformatica

131 UNIPROT - http://www.uniprot.org/uniprot/
Ricerca Testuale Avanzata Ricerca avanzata con operatori booleani e tag per filtrare (La sintassi è leggermente diversa da quella vista per Entrez e SRS). Bioinformatica

132 UNIPROT - http://www.uniprot.org/uniprot/
Esercitazione I: Ricercare la sequenza URIC_PAPHA. Quale è l’organismo? Quanto è lunga la sequenza? Quali sono i processi biologici in cui è coinvolta? Indicare la posizione nella proteina di Binding site. Bioinformatica

133 PIR - http://pir.georgetown.edu
Bioinformatica

134 PIR - http://pir.georgetown.edu
Clicchiamo su Search/Analysis – Text Search Bioinformatica

135 PIR - http://pir.georgetown.edu
In modo del tutto analogo agli altri tool possiamo effettuare una ricerca utilizzando operatori booleani e/o tag per il filtraggio. Bioinformatica

136 PIR - http://pir.georgetown.edu
Tool: BLAST; FASTA; Ricerca di pattern in DB; NEEDLEMAN- WUNSCH; CLUSTALW; T-Coffee; Muscle; Visualizzazione grafica di domini; Bioinformatica


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