gena- og gagnasöfn (geg1103) fyrirlestrar 7 & 8 einföld sjónræn pörun raða almennt um...
Post on 20-Dec-2015
232 views
TRANSCRIPT
Gena- og gagnasöfn (GEG1103)
Fyrirlestrar 7 & 8
Einföld sjónræn pörun raðaAlmennt um pörunarskorun og skorunarfylki
PAM og BLOSUM líkindafylkin
Lesefni
• Krane & Raymer: kafli 2
• einsleitni (similarity) ≠ samsvörun (homology)• Orðin pera og gera eru similar, en ekki
homologous
Skyldleiki raða
• Homolog (homologue) – einsleitar raðir í 2 lífverum, komnar af sama áa (ancestor)
• Ortholog - Homologar með sömu virkni
• Paralog – Homologar sem urðu til við gene duplication
• Xenolog – “aðskotagen”
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Education/
D O R O T H Y C R O W F O O T H O D G K I N
D D D
O O O O O O O
R R R
O O O O O O O
T T T
H H H
Y Y
H H H
O O O O O O O
D D D
G G
K K
I I
N N
Sjónræn pörun (Sjónræn pörun (visual alignmentvisual alignment))
Pörum Dorothy Hodgkin við Dorothy Crowfoot Hodgkin:
• Drögum upp matrixu þ.s. önnur röðin er lárétti ásinn, hin sá lóðrétti
• Merkjum í matrixuna hvar sama stakið kemur fyrir í báðum röðum (par, match)
• Finnum runur para
Dorothy M. C. Hodgkin var einn af frumkvöðlum byggingargreiningar prótína. Nóbelsverðlaun 1964. Mynd frá http://www.pugwash.org
Línuröðun (alignment) alltaf niður og/eða til hægri
D O R O T H Y C R O W F O O T H O D G K I N
D D D
O O O O O O O
R R R
O O O O O O O
T T T
H H H
Y Y
H H H
O O O O O O O
D D D
G G
K K
I I
N N
DOROTHY--------HODGKINDOROTHYCROWFOOTHODGKINPörunin gefur línuröðunina:
(alignment)
A B R A C A D A B R A C A D A B R A
A A A A A A A A A
B B B B
R R R R
A A A A A A A A A
C C C
A A A A A A A A A
D D D
A A A A A A A A A
B B B B
R R R R
A A A A A A A A A
C C C
A A A A A A A A A
D D D
A A A A A A A A A
B B B B
R R R R
A A A A A A A A A
Sjáum einnig endurtekningar .....
M A X I S T A Y A W A Y A T S I X A M
M M M
A A A A A A A
X X X
I I I
S S S
T T T
A A A A A A A
Y Y Y
A A A A A A A
W W
A A A A A A A
Y Y Y
A A A A A A A
T T T
S S S
I I I
X X X
A A A A A A A
M M M
... og samhverfur (palindromes)
Depilgraf (Depilgraf (dot plotdot plot))• Eftirfarandi glærur eru unnur uppúr forritinu Dotlet (
http://www.isrec.isb-sib.ch/java/dotlet/Dotlet.html), en sambærilegt graf má gera í Staden Package (í Spin forritinu) – skoðum í verkl. tíma
ATPasar 6 úr steinsugu (Petromyzon marinus) og deplaháfi (Scyliorhinus canicula) paraðir í Dotlet
SLIT prótínið í Drosophila melanogaster inniheldur endurtekin hneppi (repeated domains)
Depilgraf (Depilgraf (dot plotdot plot))
Geymin hneppi (conserved domains) má einnig finna með depilgrafi. Hér er lárétta röðin Homo sapiens MS2 frumuyfirborðsmótefnið, sú lóðrétta er málmháði próteasinn adamalysin II úr eitri höggormsins Crotalus adamanteus. Bæði prótínin innihalda zink próteasa hneppi.
Depilgraf (Depilgraf (dot plotdot plot))
Finna tjáraðir (exons) og innraðir (introns). Hér er cDNA calmodulin gens úr Aspergillus nidulans parað við genemengis-DNA sem inniheldur sömu röð
Depilgraf (Depilgraf (dot plotdot plot))
Finna höggun á lesramma: Þegar kjarnsýruröð er pöruð við amínósýruröð, prófar Dotlet alla þrjá “áfram” lesrammana. Hér er Homo sapiens cDNA parað við sitt besta hitt úr BLASTx (Mus musculus viðtaki fyrir örva kornfrumukólonía)
Skálína í raun tvær línur höggun á lesramma, eins og sjá má í línuuppstillingunni
Depilgraf (Depilgraf (dot plotdot plot))
Finna samhverfur (palindromes). Hér er Bacillus subtilis UTP-glúkósa-1-fosfat uridylýltransferasa genið parað við sjálft sig og sést þá greinilega samhverfa sem hér er þýðingartermínator.
Depilgraf (Depilgraf (dot plotdot plot))
Einnar-amínósýru runur sjást sem svartir kassar.
Depilgraf (Depilgraf (dot plotdot plot))
Hamming skorun (Hamming distance)
• Á hversu mörgum stöðum í línuröðuninni er ekki pörun (mismatch)? (þ.e., hve mörgum stökum þarf að breyta til að breyta annarri röðinni í hina?)
• Hamming distance milli GERA og PERA er 1
• ATH: raðirnar þurfa að vera jafn langar svo þetta virki!
GERA |||PERA
Richard W. Hamming. Mynd frá www.cse.psu.edu
Að setja inn göt (Að setja inn göt (gapsgaps))
• DNA/RNA/prótín raðir eru mismunandi að lengd
• Bútar hafa klippst út / bæst inn í gegnum þróunarsöguna
Setjum inn göt (táknað með ‘’)
A L I G N M E N T | | | | | | |- L I G A M E N T
• Levenshtein skorun: hversu margar aðgerðir (basabreytingar + göt) þarf að framkvæma til að breyta röð 1 í röð 2?
Vladímír Levenshtein. Mynd frá http://teormin.ifmo.ru
Línuröðun (alignment)
A – C – G G – A C T| | | | |A T C G G A T _ C T
A T C G G A T C T| | | | | | |A – C G G A - C T
Hvor er betri?
Levenshtein
5
2
Segir aðeins hvor röðunin er „minna slæm“!(bæði Hamming og Levenshtein algóriþmarnir eru hannaðir til að finna villur)
Línuröðun (alignment)
A – C – G G – A C T| | | | |A T C G G A T _ C T
A T C G G A T C T| | | | | |A – C G G – A C T
A T C G G A T C T| | | | | | |A – C G G A - C T
• Segjum, t.d.:
pörun (match): +2
mispörun (mismatch): 1 gat (gap): –2
• Röðun 1: 5 * 2 – 1*1 – 4*2 = 10 – 1 – 8 = 1
• Röðun 2: 6 * 2 – 1*1 – 2*2 = 12 – 1 – 4 = 7
• Röðun 3: 7*2 - 2*2 = 10
En, eru allar misparanir jafn „slæmar“?
Búum til skorunarskema sem mælir bæði „góð“ og „slæm“ stök.
Líkan Kimura
Tíðni kirna í seti n á tíma t.
A G T CA 1 G 1 T 1 C 1
Ættum etv. að nota mismunandi mispörunarskor fyrir transitions vs. transversions
Líkindafylki f. DNA
A. Ef tíðni stökkbreytinga er alltaf eins (Jukes-Cantor módel). A G T C
A 0.99 G 0.00333 0.99 T 0.00333 0.00333 0.99 C 0.00333 0.00333 0.00333 0.99
B. Ef transitions eru þrefalt algengari en transversions (Kimura módel). A G T C
A 0.99 G 0.006 0.99 T 0.002 0.002 0.99 C 0.002 0.002 0.006 0.99
PAM1 fylki f. DNAA. Ef tíðni stökkbreytinga er alltaf eins (Jukes-Cantor módel). A G T C
A 2G -6 2 T -6 -6 2 C -6 -6 -6 2
B. Ef transitions eru þrefalt algengari en transversions (Kimura módel). A G T C
A 2 G -5 2 T -7 -7 2 C -7 -7 -5 2
... en, set kirnis í röð (tákna) skipti líka miklu máli
• gætum leiðrétt fyrir því ef lesrammi er þekktur
• ... eða bara línuraðað amínósýruröðinni
Líkindafylki (likelihood matrix)
• Gildi fundin útfrá líkum á stökkbreytingu
• Leitt út fyrir amínósýruraðir
• Point Accepted Mutation (PAM)-fylki = Dayhoff-fylki
Margaret Dayhoff
PAM-1: líkindi á að 1 ttk. breyting sé leyfð pr. 100 AS. Fyrir fleiri leyfðar breytingar: margfalda PAM-1 með sjálfu sér. PAM-250 oft notað í praxís.
PAM250
PAM fylki
• Margar svipaðar AS raðir margfalt paraðar og raðað í skyldleikatré
• Fjöldi AS breytinga talinn
• Líkindi ttk. stökkbreytinga reiknuð út
• 20 x 20 fylki stökkbreytinga-líkinda dregið upp
Skoðið:http://www.lmb.uni-muenchen.de/groups/bioinformatics/04/ch_04_3.html
Blocks Amino Acid Substitution fylki (BLOSUM) = Henikoff fylki
• Raðir flokkaðar í blokkir (signature blocks) skv. þartilgerðum gagnagrunni (BLOCKS database)
• Consensus sequence búin til– 60% einsleitni: BLOSUM 60 hentar– 80% einsleitni: BLOSUM 80 hentar
http://www.ncbi.nlm.nih.gov