1-BIN-301, 2-AIN-501 Methods in Bioinformatics

Website moved to https://fmfi-compbio.github.io/mbi/


CB10: Rozdiel medzi revíziami

Z MBI
Prejsť na: navigácia, hľadanie
(→‎CB07)
Riadok 1: Riadok 1:
−
=CB07=
 
 
==Gény, evolúcia a komparatívna genomika v UCSC genome browseri (cvičenie pri počítači)==
 
==Gény, evolúcia a komparatívna genomika v UCSC genome browseri (cvičenie pri počítači)==
 +
 +
K hladaniu genov pozri aj prezentaciu {{pdf|Cb-gene}}
 +
 +
Histónové modifikácie
 +
* A. Barski, S. Cuddapah, K. Cui, T. Roh, D. Schones, Z. Wang, G. Wei, I. Chepelev, K. Zhao (2007) High-Resolution Profiling of Histone Methylations in the Human Genome Cell, Volume 129, Issue 4, Pages 823-837 [http://www.columbia.edu/cu/biology/courses/w3034/LACpapers/barskiMethylSolexCell07.pdf pdf]
 +
  
 
* Zobrazme si gén CLCA4 [http://genome-euro.ucsc.edu/cgi-bin/hgTracks?db=hg38&position=chr1%3A86538658-86589173]
 
* Zobrazme si gén CLCA4 [http://genome-euro.ucsc.edu/cgi-bin/hgTracks?db=hg38&position=chr1%3A86538658-86589173]
Riadok 54: Riadok 59:
 
* HAR1A je exprimovaný v neokortexe u 7 a 9 týždenných embrií, neskôr aj v iných častiach mozgu (u človeka aj iných primátov)
 
* HAR1A je exprimovaný v neokortexe u 7 a 9 týždenných embrií, neskôr aj v iných častiach mozgu (u človeka aj iných primátov)
 
* Všetky substitúcie v človeku A/T->C/G, stabilnejšia RNA štruktúra (ale tiež sú blízko k telomére, kde je viacej takýchto mutácii kvôli rekombinácii a biased gene conversion)
 
* Všetky substitúcie v človeku A/T->C/G, stabilnejšia RNA štruktúra (ale tiež sú blízko k telomére, kde je viacej takýchto mutácii kvôli rekombinácii a biased gene conversion)
 +
 
===Cvičenie pri počítači===
 
===Cvičenie pri počítači===
 
* Môžete si pozrieť tento region v browseri: [http://genome-euro.ucsc.edu/cgi-bin/hgTracks?db=hg38&position=chr20%3A63102114-63102274 '''chr20:63102114-63102274''' (hg38)], pricom ak sa este priblizite, uvidite zarovnanie aj s bazami a mozete vidiet, ze vela zmien je specifickych pre cloveka
 
* Môžete si pozrieť tento region v browseri: [http://genome-euro.ucsc.edu/cgi-bin/hgTracks?db=hg38&position=chr20%3A63102114-63102274 '''chr20:63102114-63102274''' (hg38)], pricom ak sa este priblizite, uvidite zarovnanie aj s bazami a mozete vidiet, ze vela zmien je specifickych pre cloveka
  
−
==Hľadanie génov==
+
==Expresia génov==
−
K hladaniu genov pozri aj prezentacie {{pdf|Cb-gene}}
+
'''NCBI Gene Expression Omnibus''' http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/
 +
* Databaza gene expression dat na NCBI
 +
* Do Search okienka zadajme ''GDS2925''
 +
* Mali by sme dostat dataset ''Various weak organic acids effect on anaerobic yeast chemostat cultures''
 +
* Mozeme si pozriet zakladne udaje, napr. citation, platform
 +
* Link "Expression profiles" nam zobrazi grafy pre rozne geny
 +
* Pri kazdom profile mozeme kliknut na profile neighbors, aby sme videli geny s podobnym profilom
 +
* Data analysis tools, cast Cluster heatmaps, K-means, skuste rozne pocty clustrov
 +
** napr. [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/gds/analyze/kmeans2.cgi?&ID=GDS2925&dist=1&method=0&PC=1&NC=5&k=4 K=4] a [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/gds/analyze/kmeans2.cgi?&ID=GDS2925&dist=1&method=0&PC=1&NC=5&k=5 K=5] pre Pearsonovu korelaciu
 +
** mozeme is pozriet aj hierarchicke zhlukovanie
  
−
===Histónové modifikácie===
+
==Sekvenčné motívy, program MEME==
−
* A. Barski, S. Cuddapah, K. Cui, T. Roh, D. Schones, Z. Wang, G. Wei, I. Chepelev, K. Zhao (2007) High-Resolution Profiling of Histone Methylations in the Human Genome Cell, Volume 129, Issue 4, Pages 823-837 [http://www.columbia.edu/cu/biology/courses/w3034/LACpapers/barskiMethylSolexCell07.pdf pdf]
+
 
 +
* Vazobne miesta transkripcnych faktorov sa casto reprezentuju ako sekvencne motivy
 +
* Ak mame skupinu sekvencii, mozeme hladat motiv, ktory maju spolocny
 +
* Znamy program na tento problem je MEME
 +
* Chodte na stranku http://meme-suite.org/
 +
* Zvolte nastroj MEME a v casti ''Input the primary sequences'' zvolte ''Type in sequences'' a zadajte [http://compbio.fmph.uniba.sk/vyuka/mbi-data/cb11/seq.fa tieto sekvencie]
 +
* Pozrite si ostatne nastavenia. Co asi robia?
 +
* Ak server pocita dlho, mozete si pozriet vysledky [http://compbio.fmph.uniba.sk/vyuka/mbi-data/cb11/MEME.html tu]
 +
 
 +
==Kvasinkové transkripčné faktory v SGD==
 +
* Yeast genome database SGD obsahuje podrobne stranky pre jednotlive transkripcne faktory
 +
* Pozrime si stranku pre transkripcny faktor GAL4 [http://www.yeastgenome.org/locus/S000006169/regulation]
  
−
===Gény v ľudskom genóme===
 
−
* What is a gene, post-ENCODE? History and updated definition. Gerstein MB, Bruce C, Rozowsky JS, Zheng D, Du J, Korbel JO, Emanuelsson O, Zhang ZD, Weissman S, Snyder M.
 
−
* Most "dark matter" transcripts are associated with known genes. H Van Bakel, C Nislow, BJ Blencowe, TR Hughes - PLoS Biol, 2010
 
−
* [http://hmg.oxfordjournals.org/content/19/R2/R162.abstract Transcribed dark matter: meaning or myth?] CP Ponting, TG Belgard - Human molecular genetics, 2010
 
−
* [http://www.nature.com/nature/journal/v489/n7414/full/nature11233.html Landscape of transcription in human cells]. Djebali et al (ENCODE), Nature 2012
 
  
  

Verzia zo dňa a času 15:57, 25. november 2021

Gény, evolúcia a komparatívna genomika v UCSC genome browseri (cvičenie pri počítači)

K hladaniu genov pozri aj prezentaciu pdf

Histónové modifikácie

  • A. Barski, S. Cuddapah, K. Cui, T. Roh, D. Schones, Z. Wang, G. Wei, I. Chepelev, K. Zhao (2007) High-Resolution Profiling of Histone Methylations in the Human Genome Cell, Volume 129, Issue 4, Pages 823-837 pdf


  • Zobrazme si gén CLCA4 [1]
  • Zapnite si štandardnú sadu track-ov
  • Po kliknutí na gén si môžete prečítať o jeho funkcii, po kliknutí na ľavú lištu alebo na názov tracku v zozname na spodku stránky si môžete prečítať viac o tracku a meniť nastavenia
  • V tracku RefSeq genes si všimnite, že v tejto databáze má tento gén dve formy zostrihu, jedna z nich sa považuje za nekódujúcu, pretína sa aj s necharakterizovanou nekódujúcou RNA na opačnom vlákne
    • Track RefSeq a jeho subtrack RefSeq Curated treba zapnut na pack
  • Nižšie vidíte track H3K27Ac Mark (Often Found Near Regulatory Elements) on 7 cell lines from ENCODE, kde bola táto histónová modifikácia v okolí génu detegovaná?
  • Všimnite si aj track DNase I Hypersensitivity, ktorý zobrazuje otvorený chromatin, prístupný pre viazanie transkripčných faktorov. Všimnite si jeho súvis s H3K27Ac trackom
  • Obidva tracky sú súčasťou tracku ENCODE regulation, v ktorom si môžete zapnúť aj ďalšie pod-tracky
  • Vsimnime si track Vertebrate Multiz Alignment & Conservation (100 Species)
    • v spodnej casti tracku vidime zarovnania s roznymi inymi genomami
    • v nastaveniach tracku zapnite Element Conservation (phastCons) na full a Conserved Elements na dense
    • v tomto tracku vidíme PhyloP, co zobrazuje uroven konzerovanosti danej bazy len na zaklade jedneho stlpca zarovnania a dva vysledky z phyloHMM phastCons, ktory berie do uvahy aj okolite stlpce
  • Konkretne cast Conserved elements zobrazuje konkretne useky, ktore su najvac konzervovane
    • Ak chceme zistit, kolko percent genomu tieto useky pokryvaju, ideme na modrej liste do casti Tools->Table browser, zvolime group Comparative genomics, track Conservation, table 100 Vert. El, region zvolime genome (v celom genome) a stlacime tlacidlo Summary/statistics, dostaneme nieco taketo:
item count10,350,729
item bases162,179,256 (5.32%)
item total162,179,256 (5.32%)
smallest item1
average item16
biggest item3,732
smallest score186
average score333
biggest score1,000
    • Ak by nas zaujimali iba velmi dlhe "conserved elements", v Table browser stlacime tlacidlo Filter a na dalsej obrazovke do policka Free-form query dame chromEnd-chromStart>=1500
    • Potom mozeme skusit Summary/Statistics alebo vystup typu Hyperlinks to genome browser a Get output - dostaneme zoznam tychto elementov a kazdy si mozeme jednym klikom pozriet v browseri, napr. taketo
  • Pozrime si teraz ten isty gen CLCA4 v starsej verzii genomu hg18 [2]
    • V casti Genes and Gene Prediction Tracks zapnite track Pos Sel Genes, ktory obsahuje geny s pozitivnym vyberom (cervenou, pripadne slabsie fialovou a modrou)
    • Ked kliknete na cerveny obdlznik pre tento gen, uvidite, v ktorych castiach fylogenetickeho stromu bol detegovany pozitivny vyber
    • Po priblizeni do jedneho z exonov [3] vidite dosledky nesynonymnych mutacii

Poznamka: Existuju aj webservery na predikciu pozitivneho vyberu, napriklad tieto dva:

Objavenie génu HAR1 pomocou komparatívnej genomiky

  • Pollard KS, Salama SR, Lambert N, et al. (September 2006). "An RNA gene expressed during cortical development evolved rapidly in humans". Nature 443 (7108): 167–72. doi:10.1038/nature05113. PMID 16915236. pdf
  • Zobrali všetky regióny dĺžky aspoň 100bp s > 96% podobnosťou medzi šimpanzom a myšou/potkanom (35,000)
  • Porovnali s ostatnými cicavcami, zistili, ktoré majú veľa mutáci v človeku, ale málo inde (pravdepodobnostný model)
  • 49 štatisticky významných regiónov, 96% nekódujúcich oblastiach
  • Najvýznamnejší HAR1: 118nt, 18 substitúcii u človeka, očakávali by sme 0.27. Iba 2 zmeny medzi šimpanzom a sliepkou (310 miliónov rokov), ale nebol nájdený v rybách a žabe.
  • Nezdá sa byť polymorfný u človeka
  • Prekrývajúce sa RNA gény HAR1A a HAR1B
  • HAR1A je exprimovaný v neokortexe u 7 a 9 týždenných embrií, neskôr aj v iných častiach mozgu (u človeka aj iných primátov)
  • Všetky substitúcie v človeku A/T->C/G, stabilnejšia RNA štruktúra (ale tiež sú blízko k telomére, kde je viacej takýchto mutácii kvôli rekombinácii a biased gene conversion)

Cvičenie pri počítači

  • Môžete si pozrieť tento region v browseri: chr20:63102114-63102274 (hg38), pricom ak sa este priblizite, uvidite zarovnanie aj s bazami a mozete vidiet, ze vela zmien je specifickych pre cloveka

Expresia génov

NCBI Gene Expression Omnibus http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/

  • Databaza gene expression dat na NCBI
  • Do Search okienka zadajme GDS2925
  • Mali by sme dostat dataset Various weak organic acids effect on anaerobic yeast chemostat cultures
  • Mozeme si pozriet zakladne udaje, napr. citation, platform
  • Link "Expression profiles" nam zobrazi grafy pre rozne geny
  • Pri kazdom profile mozeme kliknut na profile neighbors, aby sme videli geny s podobnym profilom
  • Data analysis tools, cast Cluster heatmaps, K-means, skuste rozne pocty clustrov
    • napr. K=4 a K=5 pre Pearsonovu korelaciu
    • mozeme is pozriet aj hierarchicke zhlukovanie

Sekvenčné motívy, program MEME

  • Vazobne miesta transkripcnych faktorov sa casto reprezentuju ako sekvencne motivy
  • Ak mame skupinu sekvencii, mozeme hladat motiv, ktory maju spolocny
  • Znamy program na tento problem je MEME
  • Chodte na stranku http://meme-suite.org/
  • Zvolte nastroj MEME a v casti Input the primary sequences zvolte Type in sequences a zadajte tieto sekvencie
  • Pozrite si ostatne nastavenia. Co asi robia?
  • Ak server pocita dlho, mozete si pozriet vysledky tu

Kvasinkové transkripčné faktory v SGD

  • Yeast genome database SGD obsahuje podrobne stranky pre jednotlive transkripcne faktory
  • Pozrime si stranku pre transkripcny faktor GAL4 [7]


Nussinovovej algoritmus (nerobili sme)

Z cvičných príkladov na skúšku

  • Vyplňte maticu dynamického programovania (Nussinovovej algoritmus) pre nájdenie najväčšieho počtu dobre uzátvorkovaných spárovaných báz v RNA sekvencii GAACUUCACUGA (dovoľujeme len komplementárne páry A-U, C-G) a nakreslite sekundárnu štruktúru, ktorú algoritmus našiel. 
 G A A C U U C A C U G A
 0 0 0 1 1 2 3 3 3 4 4 4  G
   0 0 0 1 2 2 2 2 3 4 4  A
     0 0 1 1 1 2 2 2 3 4  A
       0 0 0 0 1 1 1 2 3  C
         0 0 0 1 1 1 2 3  U
           0 0 1 1 1 2 3  U
             0 0 0 1 2 2  C
               0 0 1 1 1  A
                 0 0 1 1  C
                   0 0 1  U
                     0 0  G
                       0  A
  • Ako by sme algoritmus upravili, aby dlzka slucky na konci helixu bola vzdy aspon 3?
Zdroj: „https://compbio.fmph.uniba.sk/vyuka/mbi/index.php?title=CB10&oldid=2693“