Thực hành tin sinh học kiểm tra sự khác biệt trong các trình tự tiến hóa ths nguyễn thành luân

Thực hành Tin sinh học KIỂM TRA SỰ KHÁC BIỆT TRONG CÁC TRÌNH TỰ TIẾN HÓA Bài thực hành Tin sinh học số GV: ThS Nguyễn Thành Luân luannt@cntp.edu.vn CÁC QUY ĐỊNH CHUNG TRONG THỜI GIAN THỰC HÀNH THỜI GIAN THỰC HÀNH VỚI MÁY KHÔNG LÀM BẤT KỲ CÔNG VIỆC RIÊNG NÀO VỚI MÁY TỰ LÀM VIỆC, THỜI GIAN KIỂM TRA THEO NHÓM HOẶC CÁ NHÂN ThS Nguyễn Thành Luân Thực hành Tin sinh học CÀI ĐẶT PHẦN MỀM  BioEdit  MEGA4  MỞ FILE THỰC HÀNH SỐ 03  Gen thực hành 03.rar VẤN ĐỀ - TRIỆU CHỨNG SINH HỌC  Một bệnh nhân báo cáo bệnh viện với phát triển khác thường mắt (ảnh) ThS Nguyễn Thành Luân Thực hành Tin sinh học VẤN ĐỀ SINH HỌC  Các bác sĩ tiến hành phẫu thuật mắt lấy ấu trùng thể từ vết thương (ảnh dưới)  Mang giải mã trình tự GIỚI THIỆU CSDL BOLDSYSTEMS  BOLD = The Barcode of Life Database  Được thiết kế để hỗ trợ phát triển ứng dụng CSDL Barcode DNA  Nền tảng CSDL bao gồm phần chính: cổng nhập liệu CSDL, hệ thống máy chủ CSDL barcode khu vực chọn lọc CSDL  BOLD mở rộng miễn phí cho nhà nghiên cứu đam mê lĩnh vực DNA Barcoding ThS Nguyễn Thành Luân Thực hành Tin sinh học Giới thiệu Barcode Of Life Database (BOLD)  Chứa 800,000 trình tự barcode (2010)  Được đóng góp nhiều nhà khoa học nghiên cứu viên toàn giới  DNA tách chiết từ thể SV, phóng đại gen COI sau giải mã trình tự gen  Trình tự sau đưa vào BOLD kết hợp với tên loài phù hợp với mã barcode giải mã THAO TÁC THỰC HÀNH  Để xác định loài chưa biết tên đó, vào trang web (http://www.boldsystems.org)  Click vào mục “Identification”  Dán đoạn trình tự GEN THỰC HÀNH SỐ 03 vào mục textbox Animal Identification (COI)  Click vào mục “Submit” Sau đó, chờ cho việc phân tích hoàn tất, bạn dẫn đến trang với danh sách loài, phân loại loài tỷ lệ tương đồng với loài khác ThS Nguyễn Thành Luân Thực hành Tin sinh học Giao diện BOLDSYSTEMS Di chuyển xuống Dán trình tự dạng fasta  SUBMIT Nguồn: Ratnasingham, S & Hebert, P D N (2007) BOLD: The Barcode of Life Data System (www.barcodinglife.org) Molecular Ecology Notes 7, 355364 DOI: 10.1111/j.1471-8286.2006.01678 TRẢ LỜI CÂU HỎI  Tên loài tương đồng với loài giải trình tự?  Loài phân loại chi tiết loài phân loại?  Có phải loài phân loại thuộc nhóm ký sinh trùng gây bệnh người hay không? (dùng Google search hay theo tênS) ThS Nguyễn Thành Luân Thực hành Tin sinh học CSDL INSECT/SPIDERS http://insects.suite1 01.com/article.cfm/ screwworm_parasi tic_fly KẾT LUẬN CỦA BÁC SỸ  Trong trường hợp này, việc tìm hiểu thông tin quan trọng cho việc định phương pháp điều trị cho bệnh nhân Loài đặc biệt ký sinh người giai đoạn ấu trùng  Vì vậy, hội cho ấu trùng sót lại để dẫn đến tàn phá thể bệnh nhân Tuy nhiên, ký sinh trùng khác giun móc, giun sán không nằm trường hợp ThS Nguyễn Thành Luân Thực hành Tin sinh học Xây dựng dẫn xuất đoạn genome nhỏ  Mục đích tập: – Thực việc xây dựng chương trình genome từ liệu đoạn genome ti thể – Đoạn gen ti thể loài giun tròn với phân mảnh trình tự khoảng 500 –800 nucleotide – Những đoạn trình tự chứa đoạn lặp lại – Nhiệm vụ bạn phân mảnh lại đoạn với lập nên trình tự genome hoàn chỉnh – Sau đó, dẫn xuất genome đó, tìm kiếm gen đoạn genome đó, xác nơi bắt đầu, nơi kết thúc Nhiệm vụ bạn xác định vị trí nhóm gen liên kết protein (protein coding gene) gen tRNA Xây dựng dẫn xuất đoạn genome nhỏ  Đoạn gen giải mã trình tự phương pháp Walking báo cáo khoa học muốn công nhận phải có đầy đủ sợi (Double strands) chuỗi DNA giải mã  Điều cho thấy hướng nghiên cứu dựa đoạn trình tự riêng lẻ sợi chuỗi DNA phải bổ sung cách xác ThS Nguyễn Thành Luân Thực hành Tin sinh học THAO TÁC THỰC HÀNH  Mở file mt_fwd_frags.abi FILE THUC HANH 03      BioEdit File chứa 17 đoạn trình tự với độ dài khoảng 500-800 nucleotide Để tìm thấy nơi đoạn trình tự bị lặp lại với đoạnh trình tự khác CSDL, sử dụng chương trình CONTIG ASSEMBLY BioEdit Chương trình nói cho bạn nơi trình tự bị trùng lắp gắn kết mảnh DNA liên kề đơn lẻ với Chọn „Accessory Application‟ Menu, chọn „CAP ContigAssembly Program‟ Click vào “Run Application” Giao diện BioEdit ThS Nguyễn Thành Luân Thực hành Tin sinh học THAO TÁC THỰC HÀNH  Kết phân tích trình tự hoàn tất có chữ “SHOW” xuất  Để xem kết việc phân tích, đóng cửa sổ  Bạn thấy đoạn trình tự khoảng 8000 base pair kéo sang phải thấy đoạn trùng lắp DNA  Đoạn trình tự kết nối với với đoạn trình tự cuối nằm phía ký hiệu Contig-0 Đây đoạn trình tự giải mã xuôi (Forward sequence)  Để SAVE đoạn trình tự này, xóa tất cá trình tự nhỏ khác phím CTRL + DEL, lưu lại đoạn CONTIG-0  Sau chọn File Menu, Save As tên file CONTIG_FWD.FAS THAO TÁC THỰC HÀNH  Lặp lại trình chọn file mt_rev_frags.abi cho đoạn gen phiên mã ngược Save đoạn gen giải mã CONTIG_REV.FAS  Để xem sợi DNA từ đoạn trình tự có xác kết hợp bổ sung với hay không, mở file CONTIG_FWD.FAS vào mục FILE Menu, chọn Import  Sequence Alignment  Import file CONTIG_REV.FAS  Chúng không bổ sung kết hợp cho chúng kết hợp từ đoạn gen từ sợi khác nên để thấy chúng kết hợp bổ sung nhau, bạn phải xem đoạn từ phải sang trái hay dùng kỹ thuật phiên mã ngược sợi chuỗi DNA ThS Nguyễn Thành Luân Thực hành Tin sinh học THAO TÁC THỰC HÀNH  Click vào đoạn trình tự để highlight  Vào mục Sequence Menu  chọn „Nucleic Acid‟  chọn „Reverse Complement‟  Nó chứng đoạn gen trình tự phải kết hợp xác với Để kiểm tra lại lần cuối cách nhanh chóng, click vào biểu tượng đây: HOÀN THÀNH CÂU (5’)  Tiếp theo, bạn phải lập đồ vị trí gen đoạn genome vừa phân loại Copy đoạn genome vừa giải mã vào file Gen thực hành 03.doc  Vào ORFinder theo link http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gorf/gorf.html in để thấy đoạn đọc mở (Open Reading Frames) đoạn trình tự bạn ThS Nguyễn Thành Luân 10 Thực hành Tin sinh học ORF Finder  Dán đoạn trình tự bạn vào textbox chọn “Invertebrate Mitochondrial” mục Genetic Code (vì biết loài động vật không xương sống (giun tròn)  Click vào OrfFind  Sau trình phân tích hoàn tất, bạn thấy kết hình: Ý nghĩa biểu diễn ORF  Mỗi khung đọc mở miêu tả khung đọc khác – đầu mô tả khung đọc mở cho đoạn gen phiên mã xuôi (Forward reading frames), – cuối mô tả đoạn gen phiên mã ngược (Reverse reading frames) – Chúng ta cần xác định gen mã hóa protein (protein coding gene) nên tìm hiểu đoạn đọc mở dài biểu đoạn đọc có màu xanh dài  Click vào đoạn đọc mở đơn lẻ màu xanh (Single ORF) Nó chuyển từ màu xanh sang hồng bạn click vào  Ví dụ: Click vào biểu tượng khung đọc mở bên trái, dài nhất, đoạn dịch mã biểu trình tự với aa khởi đầu Methionine kết thúc với codon kết thúc (TAG) ThS Nguyễn Thành Luân 11 Thực hành Tin sinh học TRẢ LỜI CÂU HỎI (5’) Hãy trả lời câu hỏi vào Bảng Hướng dẫn (Hints)  Để xác định đoạn ORF, bạn cần phải thực tìm kiếm “BLASTP SEARCH”  Highlight đoạn trình tự kiếm được, click vào nút biểu tượng “BLAST”  thấy Protein ID (Đây gen mã hóa protein)  Click vào „View Report‟  Sau BLAST search hoàn tất, bạn thấy bảng biểu thị tất gen ti thể liên quan đến đoạn đọc mở Nếu có, bạn thành công việc xác định khung đọc mở thêm vào bảng báo cáo bạn ThS Nguyễn Thành Luân 12 Thực hành Tin sinh học Tìm kiếm đoạn tRNA  Bạn mong muốn tìm kiếm đoạn gen tRNA trình tự genome ti thể bạn  Copy đoạn genome trình tự bạn  vào tRNAScantheo link: http://lowelab.ucsc.edu/tRNAscan-SE/  Dán đoạn trình tự bạn vào textbox  chỉnh phần „Source‟ sang Nematode Mito, đặt mục „Genetic Code for tRNA Isotype Prediction‟ thành „Invertebrate Mito‟  Ghi rõ mục „Cove Score Cutoff‟ 15 Tìm kiếm tRNA – Kết  Click vào nút Run tRNAScan  Chờ trình phân tích liệu hoàn tất, bạn thấy danh sách gen tRNA với vị trí chúng đánh dấu cove score (điểm vòng)  Điểm vòng thị phân mảnh trình tự phân loại gắn vào cấu trúc tRNA vòng xoay đặc biệt cách đặc hiệu hay không ThS Nguyễn Thành Luân 13 Thực hành Tin sinh học Tìm kiếm tRNA (5’)  Tìm kiếm gen tRNA điền vào bảng tRNA gene Vị trí nucleotide Tên gene KẾT THÚC BÀI THỰC HÀNH  Chuẩn bị kiểm tra lớp 5%  Làm thêm tập giáo trình thực hành  Mang theo USB 3G cho thực hành môn học ThS Nguyễn Thành Luân 14 [...]... vòng xoay đặc biệt 1 cách đặc hiệu hay không ThS Nguyễn Thành Luân 13 Thực hành Tin sinh học Tìm kiếm tRNA (5’)  Tìm kiếm 5 gen tRNA và điền vào bảng tRNA gene Vị trí nucleotide Tên gene 1 2 3 4 5 KẾT THÚC BÀI THỰC HÀNH  Chuẩn bị kiểm tra tại lớp 5%  Làm thêm các bài tập trong giáo trình thực hành  Mang theo USB 3G cho thực hành môn học ThS Nguyễn Thành Luân 14 ... đọc mở trên Nếu có, bạn đã thành công trong việc xác định khung đọc mở và thêm vào bảng báo cáo của bạn như trên ThS Nguyễn Thành Luân 12 Thực hành Tin sinh học Tìm kiếm các đoạn tRNA  Bạn mong muốn tìm kiếm 5 đoạn gen tRNA trong trình tự genome ti thể của bạn  Copy đoạn genome trình tự của bạn  vào tRNAScantheo link: http://lowelab.ucsc.edu/tRNAscan-SE/  Dán đoạn trình tự của bạn vào textbox  chỉnh... Methionine và kết thúc với 1 codon kết thúc (TAG) ThS Nguyễn Thành Luân 11 Thực hành Tin sinh học TRẢ LỜI CÂU HỎI (5’) Hãy trả lời câu hỏi vào Bảng 1 Hướng dẫn (Hints)  Để xác định mỗi đoạn ORF, bạn sẽ cần phải thực hiện tìm kiếm “BLASTP SEARCH”  Highlight đoạn trình tự mới kiếm được, click vào nút biểu tượng “BLAST”  thấy được Protein ID (Đây là gen mã hóa protein)  Click vào thanh „View Report‟ .. .Thực hành Tin sinh học ORF Finder  Dán đoạn trình tự của bạn vào textbox và chọn “Invertebrate Mitochondrial” ở mục Genetic Code (vì chúng ta biết đây là loài động vật không xương sống (giun tròn)  Click vào OrfFind  Sau khi quá trình phân tích hoàn tất, bạn sẽ thấy 1 kết quả như hình: Ý nghĩa biểu diễn trong ORF  Mỗi thanh trong khung đọc mở miêu tả 1 trong 6 khung đọc khác nhau –... Prediction‟ thành „Invertebrate Mito‟  Ghi rõ ở mục „Cove Score Cutoff‟ là 15 Tìm kiếm tRNA – Kết quả  Click vào nút Run tRNAScan  Chờ quá trình phân tích dữ liệu hoàn tất, bạn sẽ thấy 1 danh sách các gen tRNA với vị trí chúng được đánh dấu và cove score (điểm vòng)  Điểm vòng là 1 sự chỉ thị các phân mảnh trình tự được phân loại có thể gắn vào trong 1 cấu trúc tRNA vòng xoay đặc biệt 1 cách đặc hiệu... Chúng ta cần xác định 6 gen mã hóa protein (protein coding gene) nên chúng ta tìm hiểu đoạn đọc mở dài nhất biểu hiện bằng đoạn đọc có màu xanh dài nhất  Click vào đoạn đọc mở đơn lẻ màu xanh (Single ORF) Nó sẽ chuyển từ màu xanh sang hồng khi bạn click vào  Ví dụ: Click vào biểu tượng khung đọc mở bên trái, thanh đầu tiên dài nhất, đoạn dịch mã sẽ biểu hiện trình tự với aa khởi đầu là Methionine ... thường mắt (ảnh) ThS Nguyễn Thành Luân Thực hành Tin sinh học VẤN ĐỀ SINH HỌC  Các bác sĩ tiến hành phẫu thuật mắt lấy ấu trùng thể từ vết thương (ảnh dưới)  Mang giải mã trình tự GIỚI THIỆU CSDL... BioEdit ThS Nguyễn Thành Luân Thực hành Tin sinh học THAO TÁC THỰC HÀNH  Kết phân tích trình tự hoàn tất có chữ “SHOW” xuất  Để xem kết việc phân tích, đóng cửa sổ  Bạn thấy đoạn trình tự khoảng... DNA phải bổ sung cách xác ThS Nguyễn Thành Luân Thực hành Tin sinh học THAO TÁC THỰC HÀNH  Mở file mt_fwd_frags.abi FILE THUC HANH 03      BioEdit File chứa 17 đoạn trình tự với độ dài khoảng