DATABASE = collezione di dati biologici

Presentazione sul tema: "DATABASE = collezione di dati biologici"— Transcript della presentazione:

1 DATABASE = collezione di dati biologici
RECORD = elementi del database (o ENTRY) CAMPI = attributi dei record IDENTIFICATORE DI RECORD = alfanumerico identificativo di un record DI CAMPO = alfanumerico identificativo di un campo FLAT FILE = file di testo contenente le descrizioni dei campi di un record DataBase Management System (DBMS) = software che gestisce il DB e consente l’accesso ai dati

2 DATABASE DI SEQUENZE DI DNA
I due maggiori centri bioinformatici mondiali, N.C.B.I. di Washington negli Stati Uniti e l'E.B.I. a Cambridge in Europa, gestiscono i principali database di sequenze di DNA: Genbank e EMBL. I due database contengono essenzialmente gli stessi dati e ogni giorno si scambiano le informazioni per aggiornarsi a vicenda. Tuttavia il formato di ogni record, come appare nei corrispondenti "flat files" è leggermente diverso. N.C.B.I./Genbank E.B.I/EMBL

3 ID HSTELETHO standard; RNA; HUM; 959 BP.
XX AC AJ000491; SV AJ DT 15-AUG-1997 (Rel. 52, Created) DT 14-OCT-1997 (Rel. 52, Last updated, Version 6) DE Homo sapiens mRNA for telethonin KW 19 kDa protein; sarcomeric protein; telethonin. OS Homo sapiens (human) OC Eukaryota; Metazoa; Chordata; Craniata; Vertebrata; Mammalia; Eutheria; OC Primates; Catarrhini; Hominidae; Homo. RN [1] RP RA Valle G.; RT ; RL Submitted (17-JUL-1997) to the EMBL/GenBank/DDBJ databases. RL Valle G., CRIBI Biotechnology Centre, Universita di Padova, via U. Bassi RL 58b, Padova, 35121, ITALY. RN [2] RA Valle G., Faulkner G.P., Deantoni A., Pacchioni B., Pallavicini A., RA Pandolfo D., Tiso N., Toppo S., Trevisan S., Lanfranchi G.; RT "Telethonin, a novel sarcomeric protein of heart and skeletal muscle."; RL FEBS Lett. 415: (1997).

4 XX DR SWISS-PROT; O15273; TELT_HUMAN. FH Key Location/Qualifiers FH FT source FT /chromosome="17" FT /db_xref="taxon:9606" FT /sequenced_mol="cDNA to mRNA" FT /organism="Homo sapiens" FT /map="q12" FT /tissue_type="skeletal muscle" FT CDS FT /codon_start=1 FT /db_xref="SWISS-PROT:O15273" FT /note="19kD sarcomeric protein" FT /product="telethonin" FT /protein_id="CAA " FT /translation="MATSELSCEVSEENCERREAFWAEWKDLTLSTRPEEGCSLHEEDT FT QRHETYHQQGQCQVLVQRSPWLMMRMGILGRGLQEYQLPYQRVLPLPIFTPAKMGATKE FT EREDTPIQLQELLALETALGGQCVDRQEVAEITKQLPPVVPVSKPGALRRSLSRSMSQE FT AQRG" SQ Sequence 959 BP; 196 A; 257 C; 355 G; 151 T; 0 other; cggcacgagc atggctacct cagagctgag ctgcgaggtg tcggaggaga actgtgagcg ccgggaggcc ttctgggcag aatggaagga tctgacactg tccacacggc ccgaggaggg ctgctccctg catgaggagg acacccagag acatgagacc taccaccagc aggggcagtg ccaggtgctg gtgcagcgct cgccctggct gatgatgcgg atgggcatcc tcggccgtgg gctgcaggag taccagctgc cctaccagcg ggtactgccg ctgcccatct tcacccctgc caagatgggc gccaccaagg aggagcgtga ggacaccccc atccagcttc aggagctgct

5 Sistemi INTEGRATI di BANCHE DATI
Laboratorio Banca Dati Sistema Sistema DNA di Accesso di Sottomissione N.C.B.I. Genbank Entrez SeqIN (USA) E.B.I. EMBL SRS WebIN (Europa) NIG DDBJ SAKURA (Giappone)

6 I sistemi per la sottomissione dei dati (WebIN, SeqIN e SAKURA) consentono agli autori della sequenza di specificare numerose informazioni funzionali quali presenza di orf, espressione, ruolo funzionale ecc. La maggior parte delle ANNOTAZIONI nelle banche dati derivano direttamente dagli autori delle sequenze. Altre annotazioni vengono aggiunte dai curatori del DB che le derivano dalla letteratura scientifica. Gli aggiornamenti alle annotazioni vengono effettuate in questo modo.

7 PubMed È un database di referenze bibliografiche di interesse biologico e medico che costituisce un'importante fonte di informazione in cui possono essere facilmente reperite informazioni bibliografiche e riassunti delle corrispondenti pubblicazioni. Fa parte del sistema integrato “Entrez” di database biologici ( )

8 RISORSE GENOMICHE Entrez_Genomes e EBI_Genome
Risorse integrate dove sono disponibili tutti i genomi Comprehensive Microbial Resource presso l’istituto TIGR Raccolta di tutti i genomi batterici Doe Institute Istituto presso il quale sono in via di sequenziamento o completati numerosi genomi batterici GadFly e FlyBASE Drosophyla GDB Geoma umano ….. ………

9 Il sequenziamento dei genomi produce una tale massa di sequenze da rendere impossibile una rapida e accurata annotazione da parte dei curatori dei DBs genomici pertanto: i DBs genomici vengono annotati con metodi automatici (BLAST ecc.) almeno negli stadi iniziali. Le annotazioni dei genomi sono spesso imprecise o addirittura errate

10 Ensembl HumGuide Sviluppato dall’E.B.I. con il Sanger centre
Database genomico umano ANNOTATO Ad esempio: Dati sul mappaggio dei geni Presenza di polimorfismi Correlazioni fra locus e malattie genetiche HumGuide Sviluppato dall’NCBI

11 Cellula o tessuto mRNA cDNA Library cDNA EST DB
DATABASE EST (Expressed Sequence Tags) Cellula o tessuto mRNA cDNA Library cDNA EST DB Estrazione mRNA Trascrizione inversa Clonaggio Sequenziamento

12 DATABASE EST (Expressed Sequence Tags) dell’NCBI
Vantaggio rispetto ai DBs genomici: contiene informazioni sulla specificità tissutale dell’espressione; sui livelli di espressione; su forme alternative di splicing ecc. Contiene molte sequenze parziali di cDNA Sequenze a bassa precisione (molti errori) FANTOMdb: specifico per il topo, contiene solo cDNA completi. (in via di realizzazione per drosofila)

13 DATABASE di polimorfismi e mutazioni
POLIMORFISMO: variazione nucleotidica che lascia inalterata la funzione di un gene (variante allelica) Se un allele è presente in almeno l’1% della popolazione si parla di polimorfismo. Single Nucleotide Polymorphism (SNP): Polimorfismo associato al cambiamento di un solo nucleotide. Mutazione: Differenza rispetto a un genoma di riferimento e causa di disfunzioni o manifestazioni fenotipiche in generale

14 DATABASE di polimorfismi e mutazioni
Single Nucleotide Polymorphism (SNP): E.B.I. HGVbase NCBI dbSNP Mutazioni: HGMD (human gene mutation database) Solo mutazioni sperimentalmente indagate al livello del DNA. Mutazioni silenti non riportate a meno che non causino alerazioni dell’espressione (ad esempio alterazioni nello splicing). Per ogni mutazione è descritto il fenotipo clinico. OMIM (Online Mendelian Inheritance in Man) Gestita dall’NCBI Tutte le malattie genetiche autosomiche, X linked, Y linked e associate al genoma mitocondriale

15 DATABASE di DNA di Organelli
GOBASE (Organelle Genome Database) Sequenze di Mitocondri e Cloroplasti (derivati da Entrez) Molto curata nelle annotazioni MITOMAP (Human Mitocondrial Genome Database) Variazioni del genoma mitocondriale associate a fenotipi MITOP Sequenze di Mitocondri umani, di topo e di lievito MitoNuc Raccoglie i geni nucleari che esprimono proteine destinate ai mitocondri

16 DATABASE DI SEQUENZE PROTEICHE
Raccolgono sequenze proteiche determinate sperimentalmente (sequenziamento degli amminoacidi) e sequenze proteiche dedotte da sequenze geniche mediante traduzione “in silico”. Il sequenziamento del DNA è molto più semplice e rapido del sequenziamento dei peptidi, pertanto le sequenze dedotte sono di alcuni ordini di grandezza più numerose di quelle ricavate dal sequenziamento diretto. ATTENZIONE! La traduzione “in silico” non mostra modifiche post traduzionali come ad esempio il “processing proteolitico” e a volte pone problemi quali la scelta del corretto codone di inizio.

17 DATABASE DI SEQUENZE PROTEICHE
SWISSPROT Gestita dal SIB (Swiss Institute of Bioinformatics) Formato: flat file simile a quello EMBL Grande cura per le annotazioni in generale Particolare cura nell’annotazione dei nomi (sinonimi) della proteina TREMBL Gestita dall’EBI Deriva dalla traduzione di tutte le sequenze di EMBL Le sequenze complete e ritenute più “sicure” formano il sottoinsieme SPTREMBL che viene poi incamerato in SWISSPROT UNIPROT SWISSPROT + SPTREMBL RIDONDANTE!

18 DATABASE DI SEQUENZE PROTEICHE
PIR (Protein Information Resource) Gestita dalla Georgetown University (USA)+istituto MIPS (Monaco di Baviera) Molto ben annotata ma poco integrata con le altre banche dati

19 DATABASE CORRELATI A SWISSPROT e TREMBL
PROSITE Annota famiglie di proteine accomunate da PATTERN AMMINOACIDICI (sperimentali o predetti in silico, strutturali o funzionali) Pfam Ogni entry raccoglie un gruppo di proteine con degli elementi strutturali o funzionali in comune. Ci sono quattro tipi di elementi: Famiglia = proteine con la stessa organizzazione in domini Domini = unità strutturale che può essere presente in famiglie differenti Repeat = unità strutturale ripetuta più volte in una o più famiglie Pattern

20 Dom.A B B Dom.C B D E B D E Dom.A B B Dom.C B D E Dom.A B Dom.C Dom.A
Famiglia 1 Famiglia 3 Famiglia 2 Dom.A B B Dom.C B D E B D E Dom.A B B Dom.C B D E Dom.A B Repeat tipo 1 Famiglia 4 Dom.C Dom.A Dom.A Dom.F Dom.A Repeat tipo 2 Dom.A G B

21 DATABASE CORRELATI A SWISSPROT e TREMBL
ProDOM Annota famiglie di proteine evolutivamente correlate (determinazione automatica con PSI-BLAST) PRINTS Annota famiglie di proteine accomunate da PATTERN AMMINOACIDICI (sperimentali o predetti in silico, strutturali o funzionali) I dati sono tutti rivisti manualmente ed annotati InterPRO Integrazione di molte banche dati di famiglie proteiche incluse Pfam, PROSITE, ProDOM, PRINTS, SMART

22 DATABASE Immunologici
IMTG Raccoglie dati relativi a: Immunoglobuline; Recettori delle cellule T; MHC I e II (complesso maggiore di istocompatibilità). MHCpep Annota le sequenze dei peptidi che si legano alle molecole MHC di uomo, topo, ratto, e altri mammiferi modello. MPID Annota funzioni per i peptidi che si legano alle molecole MHC

23 DATABASE pathway metabolici
ENZYME Classificazione e nomenclatura UFFICIALE degli enzimi. EC number (EC x.y.z.u) Nome d’uso, attività catalitica, cofattori noti, ecc. PATHWAYS Annota le interazioni fra le proteine! *** Due enzimi che si susseguono in un pathway noto. *** Proteine che fisicamente si legano fra loro. *** Enzima che modifica una proteina bersaglio. MetaCyc Descrive tutti i pathway metabolici noti in letteratura

24 Raccolgono i dati sperimentali e le loro annotazioni
Banche Dati PRIMARIE Raccolgono i dati sperimentali e le loro annotazioni Banche Dati DERIVATE Contengono ANALISI dei dati presenti nelle banche dati primarie Ad esempio: Banca Dati primaria SWISSPROT DERIVATE da SWISSPROT PROSITE Pfam ProDOM PRINTS InterPRO

25 Banca Dati primaria GenBank/EMBL
Ad esempio: Banca Dati primaria GenBank/EMBL DERIVATE da GenBank/EMBL DATABASE EST HGVbase dbSNP HGMD (human gene mutation database) OMIM (Online Mendelian Inheritance in Man) GOBASE (Organelle Genome Database) MITOMAP (Human Mitocondrial Genome Database) MITOP MitoNuc ….