Karşılaştırmalı Genomik
-
Upload
konuanlatimi -
Category
Documents
-
view
244 -
download
0
Transcript of Karşılaştırmalı Genomik
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
1/35
Karlatrmal Genomik
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
2/35
Genom projeleri, molekler evrimbiyologlarnn trler arasndakarlatrdklar DNA dizilerinin artmasnve daha doru sonular elde edilmesinisalamtr.
Bu durum yeni Karlatrmal Genomik
bilimini dourmutur.
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
3/35
Tamam Dizilenmi Genomlar
7 karyot+insan 16 arkea
100 bakteri
>600 virs
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
4/35
Karlatrmal Genomik Nedir?
Kaltmsal hastalklar, genlerin fonksiyonlar veevrim ile ilgili almalar iin farkl trlerin genetikmateryallerinin karlatrlmas ve analiz
edilmesidir.
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
5/35
Neden Karlatrmal Genomik?
Genom seviyesinde farkl trler arasnda nelertek? neler ortak? bize syler.
Genom karlatrmalaryla, daha nce
tanmlanm olan genlerin fonksiyonlar veetkileimleri hakknda bize fikir verir. Paralog ve ortolog genlerin ayrt edilmesi
nsan genleri ve dier DNA blgelerininfonksiyonlar, dk organizmalardaki
almalar ile belirlenebilir.
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
6/35
Byk Aratrma Sahas
Genomlar arasnda farkllklar ve benzerliklerinanlalmas
Yeni genomlarn gen fonksiyonu, ekzonlar gibi
zelliklerinin belirlenmesi ve esas olarak evrimalmalar (molekler filogenetik)
Byk genomik dizilerin karlatrlmas iinetkili algoritmalarn gelitirilmesi
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
7/35
Genom Boyutu
Boyut ve karmakl iin btn genomdaki
genlerin says Geleneksel homoloji-temelli yaklamlara
alternatif yeni nonhomoloji-temelli yaklamlar
DNA Protein Fonksiyon Organizma Populasyon
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
8/35
Uygulanan Yntemler
Belirlenmi eitli genomlardaki benzergenlerin zellik ve fonksiyonelkorelasyonunun aratrlmasnda; Filogenetik profil karlmas
Kromozomal yaknlk
Domain fzyonu
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
9/35
Uygulanan Yntemler
Filogenetik profil karlmas Ortolog genler arasnda fonksiyonel balantlarn
anlalmasnda uygulanmaktadr.
Filogenetik dalmlar uygun olduunda bu yntem ilegenler birbirleriyle balantl bulunmaktadr.
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
10/35
Uygulanan Yntemler
Kromozomal yaknlk eitli genomlarda genlerin kromozomlardaki
yaknlklarnn aratrlmasdr.
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
11/35
Uygulanan Yntemler
Domain fzyonu
Genlerin ortologlar dier organizmalarda fzyonoluturup oluturmadna baklarak, farkl
nonhomolog genlerinde birbirleriyle olan fonksiyonelilikileri aratrlmaktadr.
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
12/35
Byk genomik dizilerin karlatrlmas iinetkili algoritmalarn gelitirilmesi Pajek program kullanlarak yaplan analizler
H. Pylori genomunun bilinen 43 mikrobiyal genomarasnda yaplan karlatrma
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
13/35
Algoritmalarn Gelitirilmesi
Benzerlik yaklam Eleen nkleotidlerin maksimum sayda
bulunmas
J Mol Bio. 1970:48;443-453. Mesafe yaklam
Elemeyenlerin minimum sayda bulunmas Adv Math. 1976: 20;367-387.
Bilgisayar programlar ok saydaki dizilerin incelenmesi, r;Clustal
Trends Biochem Sci. 1998:23;403-405.
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
14/35
Molekler Filogenetik
Evrimsel aalar, iki yada daha fazladizinin benzerlik (dizi homolojisi)derecelerine gre atasal dizilerin
belirlenmesi ile oluturulabilmektedir.
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
15/35
Evrimsel Aalarn Oluturulmas
Farkl organizmalar (diziler) eksternal nodlar olarak gsterilirken, ikiyada daha fazla organizmann birleen kollarla atasal formuinternal nod olarak gsterilmektedir.
Aalar iki tiptir;Unrooted aa Rooted aaSadece organizmalar arasndaki Evrimsel geliimi ve atasalakrabal gstermektedir. kkeni de gstermektedir.
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
16/35
Evrimsel Aalarn Oluturulmas
Farkl yaklamlar; Mesafe Matriks Metodu
Maksimum Parsimony Metodu Maksimum htimal Metodu
Oluturulan evrimsel aalarndoruluunun test edilmesinde kullanlan
istatistiksel yaklamlar; Monte-Carlo simulasyonunun bir formu olanbootstrapping metodu
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
17/35
Mesafe Matriks Metodu
En sk uygulanan metot Diziler arasnda evrimsel mesafeleri lebilmek iin diziler tablo
haline getirilir.
Diziler arasnda farkl nkleotidlerin oran belirlenir. En dk mesafe skoru, iki dizinin bir kk ile bal olduklarn
gsterir. Ancak sonular molekler zaman ile uyumlu olmaldr.
6/30
3/30
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
18/35
Dier Alternatif Metodlar
Maksimum Parsimony Metodu Evrimsel basamaklarn minimum sayda
kullanlmas esasna dayanr.
En az deiikliklerde akrabalk ilikileriningsterilmesinde nem tamaktadr.
Maksimum htimal Metodu Mmkn olabilecek btn aalar meydana
getirilerek yaplmaktadr.Az sayda dizinin mevcut olduu durumlarda
kullanlabilmektedir.
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
19/35
Bootstrapping Metodu
statistiksel olarak yaplan bu ilemde, orijinal bilgiler alt gruplaraayrlr. Deerlendirilecek ksm (17-30) ayrlr, dier ksm (1-16)tutulur. Ayrlan ksmdan rasgele blgeler seilerek yenipseudodiziler oluturulur ( tekrarlanan 2,9,5,14, vb veya karlan17,21,23 vb). Bu ilem istatistiksel olarak 1000 yada daha fazla
sayda tekrarlanr ve bir bootstrap deeriverir. Bu deerin%100e yakn olmas, simulasyonlar sonucu hangi iki dizininakrabalk ilikisinin fazla olduunu gstermektedir.
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
20/35
Yeni Bilgisayar Programlar
Geni boyutlardaki genom dizilerininincelenmesinde kullanlan bu programlar,evrimsel akrabalklarn ve iyi korunmu dizilerintanmlanmasnda nem tamaktadr.
rnein; VISTA http://www-gsd.lbl.gov/vista
50 kb genomik dizideki insan KIF3 ve IL4 gen dizilerinin kpek ve faredekiortolog diziler ile VISTA grafiinde karlatrlmas
http://www-gsd.lbl.gov/vistahttp://www-gsd.lbl.gov/vistahttp://www-gsd.lbl.gov/vistahttp://www-gsd.lbl.gov/vista -
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
21/35
Dier Servis ve Arama Motorlar
EnteriX enterik bakterilerhttp://bio.cse.psu.edu/pipmaker/
UCSC (University of California at Santa Cruz)memeliler, kurtuklar, 13 vertebral
http://pipeline.lbl.gov
Ensembl memeliler, balklar, bcekler, kurtuklar http://www.ensembl.org/
GALA (Genome Alignment and Annotation Database)
insan, fare, san
http://bio.cse.psu.edu/
http://bio.cse.psu.edu/pipmaker/http://pipeline.lbl.gov/http://www.ensembl.org/http://bio.cse.psu.edu/http://bio.cse.psu.edu/http://www.ensembl.org/http://pipeline.lbl.gov/http://bio.cse.psu.edu/pipmaker/ -
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
22/35
Analizlerin Sonular
Tm genom kyaslamalarnda insan genomdizilerinin fareninkiyle ~%40nn uyumlu olduubelirlenmitir.
Bu ok tekrarl DNA dizileri 2 snfa ayrlmtr. Soy-spesifik tekrarlar
Ortak bir atadan insan ve farelerin ayrlmasndan sonrameydana gelen yer deitirmelerdir (en son 80-100 MYr).
nsanda genomun %24.4, farede genomun %32.4 Eski korunmu tekrarlar
Ortak ata ve ortolog insan ve fare tekrarlar olup 80-100MYrdan daha eski olduklar belirlenmitir. nsanda %22 iken, fare genomunda %5 olup byk oranda
deimitir.
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
23/35
Genom Dizileme SonularndakiSrprizler
1mm uzunluundaki~1000 hc.li nematodkurtuunun gensaysndan sadece 1.5
kat daha fazla gene sahipolduumuzu veya dahakompleks olan meyvesineinden kck bir
kurtuun binlerce dahafazla gene sahipolduunu kim tahminederdi?
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
24/35
Biyolojik Komplekslik ile
Gen Saysnn likisi Sonuta, vertebral
genomlarnvertebraszgenomlardakine gre
kabaca iki kat vebunlarnda tek hcrelicanllardan ok dahafazla gen saysna
sahip olduklarbelirlenmitir.
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
25/35
Genom Fonksiyonunun Anlalmas
Benzer genomlar arasnda fonksiyonelblgelerin belirlenmesi
Protein kodlayan genlerin tanmlanmas
Kodlama yapmayan RNA genlerinin tahminedilmesi
Kodlamayan DNA blgelerinin trler arasndaki
benzerliklerinin incelenmesi Reglatr dizilerin belirlenmesi
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
26/35
Karlatrmal Proteomiks
Protein karlatrmalar,eitli modelorganizmalarn genomlarile insan genomu
kyaslanmas sonucugenlerin evrimsrecindeki pozisyonlarhakknda bilgilersalamtr.
Ayrca, proteindomainleri, motifler vedier komponentlerhakknda bilgisalamaktadr.
Tahmini insan ve fare protein homologlarnntaksonomik dalmlar
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
27/35
Farkl Filogenetik MesafelereYaklam
Multiselllerorganizmalardaproteinlerin temelleri
neler?
Seleksiyonda etkigsteren diziler neler?Organizmalarn
zelliklerinden
sorumlu diziler neler?
ada trler
zaman
4 farkl organizmann filogenetikaataki pozisyonlar grlmekte
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
28/35
Bizi nsan Yapan Nedir?Biz Nereden Geldik?
Cevaplardan biri, yaammz iin gerekli olan sahipolduumuz tm genomumuz, genlerimiz ve bunlarnrnleridir.
lk 1995 ylnda balayan genom projelerinden elde
edilen veriler, bizi dier trlerden ayrtan moleklerfarkllklar gstermeye balamtr. Filogenetik gruplar arasnda insanlarn yeri belirlenmitir. Evrimsel srete biz, karyotlar, metazoalar,
bilateryanlar, klomallar, dterostomlar, kordallar,kraniallar, vertebrallar, gnatostomlar, amnionlular,teryan memeliler, katarrhin primatlar, hominoidler vehominidlerdeniz.
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
29/35
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
30/35
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
31/35
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
32/35
Farkllklar Oluturan Nedir?
Gen ekspresyonu ile ilikili eitli zelliklertrler arasnda farkllklar oluturmaktadr.
rnein; Operonlar: transkripsiyonel reglasyonda DNA metilasyonu
Genomik imprinting: zellikle memelilerde
Adaptasyonlar: mmn sistem, hormonlarla ilikili XY cinsiyet farkllamas, X inaktivasyonu,
plasentasyon gibi
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
33/35
Gelitirilen Programlar
PGA program, 2000 ylnda NHLBI(National Heart, Lung, and BloodInstitute) balatt.
Kalp, Ac, kan ve uyku sal ve
hastalklar ile ilikili fonksiyonelgenomik aratrmalar iermektedir.
eitli karlatrmal genomikyaklamlarn kullanarak,
kardiyovaskler sistemde etkiligenleri ve bunlarn ekspresyonlarnregle eden elementlerinfonksiyonlarnn tanmlanmasamalanmtr.
http://pga.lbl.gov/
-
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
34/35
Kardiyovaskler KarlatrmalGenomik Veritaban (CVCGD)
Bilinen kardiyovaskler genlerin nemli biyolojikdurumlardaki reglasyonlarnn anlalmasnda buveritaban kullanlmaktadr. 4 yllk periyot da yaklak 200genin karakterizasyonlar yaplmtr. Genler hakkndaOMIM, insan ve fare Gen Bankalarna da ulamak
mmkndr. CVCGDde arama yaplmas
Gen adlar ve ksaltmalarna gre Alfabetik sralamaya gre Kategorilere gre (hastalk gruplar)
Heart and Vascular Development 4 gen Blood Pressure/kidney 17 gen Blood Pressure/homeostasis 55 gen Atherosclerosis 82 gen Thrombosis 35 gen Hypertrophy and Heart Failure 23 gen
http://pga.lbl.gov/cgi-bin/search_cvcgd?type=c&value=1http://pga.lbl.gov/cgi-bin/search_cvcgd?type=c&value=2http://pga.lbl.gov/cgi-bin/search_cvcgd?type=c&value=3http://pga.lbl.gov/cgi-bin/search_cvcgd?type=c&value=4http://pga.lbl.gov/cgi-bin/search_cvcgd?type=c&value=5http://pga.lbl.gov/cgi-bin/search_cvcgd?type=c&value=6http://pga.lbl.gov/cgi-bin/search_cvcgd?type=c&value=6http://pga.lbl.gov/cgi-bin/search_cvcgd?type=c&value=5http://pga.lbl.gov/cgi-bin/search_cvcgd?type=c&value=4http://pga.lbl.gov/cgi-bin/search_cvcgd?type=c&value=3http://pga.lbl.gov/cgi-bin/search_cvcgd?type=c&value=2http://pga.lbl.gov/cgi-bin/search_cvcgd?type=c&value=1 -
7/31/2019 Karlatrmal Genomik
35/35
Sonu
Genom projeleri devam etmekte ve listeuzamaktadr.
Genomik karlatrmalar sonucunda elde edilen
bilgiler hzla artmakta ve gelitirilen programlarsayesinde bilgiye ulama kolaylamaktadr.
Karlatrma analizlerinin gcn kavrayannsan Genom Projesi sayesinde, yakn gelecektearatrmaclar tarafndan pek ok sonu ortayakacaktr.