Bài giảng Tin sinh học: Chương 3 - ThS. Nguyễn Thành Luân

Mục tiêu chương 3 Sắp xếp thẳng hàng nằm trong bài giảng Tin sinh học nêu kái niệm về sắp xếp trình tự. Tại sao phải nghiên cứu sắp xếp trình tự? Phân loại PP sắp xếp trình tự, các biểu hiện của phương pháp sắp xếp trình tự, các phương pháp so sánh trình tự thông dụng. Ứng dụng của sắp xếp trình tự thẳng hàng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Tin sinh học: Chương 3 - ThS. Nguyễn Thành Luân 3/26/2013 TRƢỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM KHOA CNSH & KTMT BÀI GIẢNG TIN SINH HỌC HỆ ĐẠI HỌC Chương 3 SẮP XẾP THẲNG HÀNG TRÌNH TỰ (SEQUENCE ALIGNMENT)ThS. Nguyễn Thành Luân Email: luannt@cntp.edu.vn NỘI DUNG BÀI HỌC • Khái niệm về sắp xếp trình tự • Tại sao phải nghiên cứu sắp xếp trình tự? • Phân loại PP sắp xếp trình tự • Các biểu hiện của phương pháp sắp xếp trình tự • Các phương pháp so sánh trình tự thông dụng • Ứng dụng của sắp xếp trình tự thẳng hàng 1 3/26/2013 KHÁI NIỆM• Theo tin sinh học, sắp xếp thẳng hàng trình tự là 1 cách sắp xếp các trình tự của DNA, RNA hay protein để xác định hay so sánh các vùng tương đồng của các mối quan hệ chức năng, cấu trúc hay tiến hóa của trình tự cần nhận biết.• Sắp xếp thẳng hàng trình tự là phương pháp sắp xếp hai hoặc nhiều trình tự nhằm đạt được sự giống nhau tối đa. KHÁI NIỆM Các trình tự sắp xếp thường là các nucleotide hayamino acid được diễn tả theo các hàng với một thuậtngữ nhất định. Các khoảng trắng (gaps) được diễn ra như là cácký tự tương đồng hoặc xác định (thêm vào hoặc mấtđi) được sắp xếp theo dạng cộtÝ nghĩa của sắp xếp thẳng hàng trình tự • Quá trình tạo ra sự sắp xếp nhằm tìm ra các cách sắp xếp tốt nhất trong CSDL gồm các trình tự riêng biệt. • Nhằm nêu bật sự giống nhau giữa các trình tự 2 3/26/2013 Ý nghĩa của sắp xếp thẳng hàng trình tự • Được dùng để nghiên cứu & giải thích sự tiến hóa của các trình tự từ một tổ tiên chung • Tính toán các bắt cặp không chính xác trong trình tự tương ứng với các đột biến. VÌ SAO PHẢI SẮP XẾP TRÌNH TỰ “Tôi tin rằng, sẽ có một ngày, mặc dù tôi sẽ không còn sống để chứng kiến điều đó,chúng ta sẽ có những cây tiến hóa chính xác về các loài sinh giới trong tự nhiên này” -Charles Darwin- VÌ SAO PHẢI SẮP XẾP TRÌNH TỰ • Nhu cầu tìm hiểu mối quan hệ tiến hóa của các loài sinh giới • Làm sáng tỏ các lý giải sinh học về các protein: dựa trên các vùng bảo toàn sinh học quan trọng (proteomics) • Xây dựng giả thiết về cấu trúc 3-D của protein • Xây dựng giả thiết về chức năng của protein 3 3/26/2013 Phương pháp nhận diện• Làm thế nào để các biểu hiện về loài khác nhau trong sinh giới được phân tích? SẮP XẾP TRÌNH TỰ – So sánh trình tự toàn bộ (Global) vs khu vực (Local Alignment) – So sánh cặp (Pairwise) vs so sánh đa trình tự (Multiple Alignment) Phân loại sắp xếp trình tự• Được chia thành 2 dạng: – Sắp xếp theo trình tự cặp (PAIRWISE ALIGNMENT) – Sắp xếp theo nhiều trình tự (MULTIPLE ALIGNMENT) Sắp xếp trình tự theo cặp (Pairwise alignment)• Sắp xếp trình tự theo cặp là phương pháp so sánh & tìm kiếm cách khả dĩ nhất của một trình tự của gen (protein hay nucleotide) chưa biết trùng khớp nhất của 1 chuỗi protein (amino acid) hay DNA (nucleic acid) đã biết.• Mục đích: Tìm ra mối quan hệ đồng đẳng của một gene hay một sản phẩm-gen trong một cơ sở dữ liệu các thông tin mẫu đã có sẵn. 4 3/26/2013 So sánh trình tự theo cặp Khám phá các thông tin về: -Chức năng -Cấu trúc chuỗi -Quan hệ tiến hóa Bắt cặp trình tự• Các trình tự này có thể được xen bằng các khoảng trống (gạch ngang) tại các vị trí có thể để biểu diễn các cột xác định (identical) hoặc tương tự nhau (similar).TCCTCTGCCTCTGCCATCAT---CAACCCCAAAGT| | || ||| | | ||| | || ||| ||||| | || | ||CCTGTGCATCTGCAATCATGGGCAACCCCAAAGT Sắp xếp trình tự toàn bộ (Global Alignment)• Tìm ra các trình tự toàn phần tốt nhất (total sequence) 5 3/26/2013 Sắp xếp trình tự cục bộ (Local Alignment)• Tìm ra đoạn trình tự ngắn có giá trị bảo tồn cao (optimize the sequence) Ứng dụng sắp xếp thẳng hàng theo cặp• Những câu hỏi mà các nhà nghiên cứu dùng BLAST để tìm câu trả lời.• Chủng loại vi khuẩn nào ...