UNIVERSITATEAPOLITEHNICA TIMIŞOARA

UNIVERSITATEAPOLITEHNICA TIMIŞOARA

MASTER SIIS MASTER SIIS

Sisteme Informatice în Îngrijirea Sisteme Informatice în Îngrijirea Sănătății Sănătății

1

www.medinfo.umft.ro/www.medinfo.umft.ro/dimdim/bioinformatica.htm/bioinformatica.htm

2

BIOINFORMATICABIOINFORMATICA

Prof Dr George I MihalaProf Dr George I Mihalaşş

UMF Victor BabeşUMF Victor Babeş

3

CURSUL 6CURSUL 6

4

ANALIZA SECVENŢIALĂANALIZA SECVENŢIALĂ• Analiza unei secvenţe• Compararea a două secvenţe

– Metode simple: Dot Plots și Distanțe

– Programare dinamică• Aliniere globală

• Aliniere locală

– Modele complexe

• Matrici de substituție– Pentru Proteine

– Pentru Acizi nucleici

• Alinierea multiplă

5

ANALIZA ANALIZA SECVENSECVENȚELORȚELORINDIVIDUALINDIVIDUALEE

6

Analiza secvenAnaliza secvenţelor individualeţelor individuale• AA au proprietăţi diferite:

– Reziduu (catena laterală) hidrofil / hidrofob

– Sarcina electrică, dimensiune, felexibilitate

• Relaţii între proprietăţi (Nishikawa)• Consecinţe (ex)

– AA hidrofobi: • în interiorul proteinelor globulare

• în proteine transmembranare

– AA hidrofili – la suprafaţă

– Periodicităţi – elice, Alternanţe – fâşii

– Predicţie epitopi antigenici

• Grafice: scări numerice, ferestre de mediere (9-15 AA)7

8

• Proprietăţi în 3D– Glu în alfa-helix

– Pro şi Tyr în beta-strips

• Elice amfipatice (coiled-coil)– O parte hidrofilă, una hidrofobă

– Succesiune (3-6 grupe) de 7 AA• Heptade

• Fermoare de leucină– “Leucine zipper”

– Domenii ce se leagă de ADN în proteinele reglatoare (factori de transcriere)

9

10

COMPARAREA COMPARAREA A A DOUDOUĂ SECVENȚE (I)Ă SECVENȚE (I)

““Dot Plots” și DistanțeDot Plots” și Distanțe

11

Compararea a două secvenţe“Pairwise alignement”

• Evenimente• Termeni• Scop şi mijloace

– daca două secvenţe sunt corelate

– ce fel de “aliniere” poate fi considerată

– sisteme de scoruri pentru ierarhizarea alinierilor

– algoritmi pentru alinierea “optimă”

– metode statistice de evaluare a semnificaţiei scorului

• Exemple

12

• Evenimente– Substituţii– Inserţii şi Deleţii (InDel); “gaps”

• Termeni – compararea a 2 secvenţe– HOMOLOG

• 2 organisme diferite, ancestor comun

– ORTOLOG• diferenţe datorită speciaţiei• se reţine funcţionalitatea în evoluţie

– PARALOG• în 1 organism, evenimente la duplicare

– XENOLOG• nu au aceeaşi origine prin evoluţie• apar prin evenimente “orizontale” (simbioză, viruşi etc)

• SIMILARITATE ≠ HOMOLOGIE13

Alinierea vizuală – DOT PLOTS (i)Alinierea vizuală – DOT PLOTS (i)

• Matrice – cele 2 secvenţe pe axe

• Marcarea identităţilor

• Obs – “zgomote”, introducere “ferestre” de 2, 3 etc

14

Alinierea vizuală – DOT PLOTSAlinierea vizuală – DOT PLOTS (ii) (ii)

Cu “fereastră” de 2

15

Results for aligning ACCTGAGCTCACCTGAGTTAACCTGAGCTCACCTGAGTTA to itself using the Dot Matrix option of the AlignX feature of

Informax’s Vector NTI program

16

Evidenţiere inserţii/deleţii, repetări, inversiuniObs: introni / exoni

17

Comparare secvenţe cromozomiale (ex. cromozomul 5 şi Y)

18

Măsurarea similarităţiiMăsurarea similarităţii

DH1 = 1 DH2 = 3, DL2 = 7x2 – 1x1 – 2x2 = 9

DL3 = 6 DL4 = 6

S3 = 5x2 – 4x1 – 2x2 = 2 S3 = 5x5 – 4x3 – 2x4 = 5

S4 = 6x2 – 2x1 – 4x2 = 2 S4 = 6x5 – 2x3 – 4x4 = 8

• Distanţe:

D = nr.nepotriviri

- Hamming - 2 secv.egale (n)

- Levenshtein (‘edit’ distance) – incl. gaps = nr.’editări’…

• Scheme de scor

a) Potrivire = +2

Nepotrivire = -1

Gap (Indel) = -2

b) +5 / -3 / -4

19

Secvenţe de nucleotide in ADNSecvenţe de nucleotide in ADN

20

ExemplulExemplul 2 2

21

PAUZAPAUZA

22