banche dati proteiche -...
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Informatica e Bioinformatica – A. A. 2013-2014 1
Un altro grande database è UniProt, The Universal Protein Resource (http://www.uniprot.org/)
nel quale sono radunate le sequenze proteiche, e le annotazione delle stesse, ottenute grazie a:
determinazione diretta della sequenza proteica
traduzione di sequenze nucleotidiche per le quali sia stata individuata o predetta la
funzione di gene codificante la proteina
Uniprot è un consorzio che nasce dalla
collaborazione tra:
European Bioinformatics Institute (EBI);
SIB Swiss Institute of Bioinformatics;
Protein Information Resource (PIR).
Banche Dati proteiche
UniProt è una risorsa onnicomprensiva
che in realtà raduna diversi database, tra
cui fondamentale è
UniProtKB (Protein knowledgebase)
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Swiss-Prot (http://web.expasy.org/docs/swiss-prot_guideline.html)
Il punto di forza di questo
database è l’elevato livello
di annotazione effettuata
dai suoi curatori.
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Query di sequenza in UniProt
Siamo interessati a conoscere la sequenza proteica codificata dalla lactate dehydrogenase A
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Anche in questo caso
possiamo ottenere la
sequenza proteica
E molte altre informazioni
sulla struttura secondaria,
terziaria (via PDB), sulle
varianti conosciute e sulla
funzione della proteina
ricercata
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I database proteici secondari
Contengono il risultato di analisi eseguite sulle sequenze contenute nei database
primari per arricchire il dato di informazioni utili.
Esempio: da Swiss-Prot sono stati ricavati i database secondari Prosite e
Pfam, nei quali si pone maggior rilievo alla classificazione delle famiglie e
dei domini proteici.
http://prosite.expasy.org/
Database of protein domains, families and functional sites
as well as associated patterns and profiles to identify them
http://pfam.sanger.ac.uk/
Large collection of protein families, each represented by
multiple sequence alignments and HMMs
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Famiglie proteiche e domini
Nonostante l’elevato numero di proteine esistenti, la maggior parte di esse può venire raggruppata in un numero limitato di famiglie in base alla similarità tra le loro sequenze.
Studiando le famiglie proteiche si nota che durante l’evoluzione alcune regioni si sono meglio conservate di altre.
Analizzando le proprietà costanti e variabili di questi gruppi di sequenze simili, si può ricavare una firma per una famiglia proteica o dominio, che contraddistingue le proteine di un gruppo da altre proteine non correlate.
I domini permettono di assegnare una nuova proteina ad una specifica famiglia proteica e così formulare ipotesi sulla sua funzione.
Proteine o domini proteici appartenenti a una particolare famiglia solitamente
condividono attributi funzionali e derivano da un comune progenitore: queste
considerazioni sono fondamentali per effettuare un’analisi comparativa.
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Proteine formate da più di un dominio si sono probabilmente evolute per fusione di
geni che contenevano tali domini: fusione genica è fattore importante nell’evoluzione.
Altro esempio: proteine (Zasp, ALP, CLP, ecc.) contenenti domini PDZ e LIM. Questi
domini possono interagire e legare altre proteine
Complesso della
trascrizione
DNA
Seq. DNA
promotore
DNA binding domain
activation
domain
Fattore di
trascrizione
Domini proteici Molte proteine, specialmente quelle di grandi dimensioni, sono formate da più parti funzionali
organizzate in strutture tridimensionali distinte che vengono chiamate ‘domini proteici’.
Ad esempio alcuni fattori di trascrizione hanno due domini, uno in grado legarsi con una
particolare sequenza di DNA, l’altro in grado di attivare la trascrizione.
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Esempi: Domini LIM associati ad altri domini (Sono riportate solo alcune strutture proteiche contenenti il LIM domain)
PFAM, PROSITE, ma anche SMART (http://smart.embl.de/) e InterPro
(http://www.ebi.ac.uk/interpro/) sono tutti database contenenti domini
funzionali delle proteine.
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Tra i 16 diversi record presenti
in PROSITE che contengono
il termine ricercato troviamo il
dominio PDZ (PS50106)
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Nota: gli Hidden Markov Models sono complessi modelli statistici che dall’analisi di
sequenze primarie permettono la predizione di domini proteici e strutture proteiche.
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Esempio di ricerca in Pfam
Ricerca dei domini presenti nella
proteina ZASP: sono individuati
6 record
Possono essere visualizzati le
principali architetture proteiche
che possiedono domini PDZ
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Possono essere visualizzati
anche gli allineamenti dei
domini nelle differenti
proteine
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I browser genomici UCSC genome browser University of California Santa Cruz
L’enorme aumento dei dati riguardanti interi genomi, in particolare quelli derivanti dai progetti di sequenziamento di vertebrati, ha richiesto lo sviluppo di veri e propri browser di genomi.
Per questo motivo presso la UCSC è stato sviluppato uno dei primi genome browser in grado di fornire una rapida visualizzazione grafica di ogni regione di genoma di qualsivoglia lunghezza assieme ad una grande quantità di informazioni come:
geni noti, geni predetti, ESTs (expressed sequence TAGs), mRNA,
elementi regolativi, geni omologhi di altri organismi, ecc.
Successivamente i principali siti (NCBI, EBI ecc.) hanno sviluppato piattaforme sempre più complesse, in grado di integrare il maggior numero di informazioni su una certa regione in particolare del genoma umano e di numerosi altri organismi.
(http://genome.ucsc.edu/)
Definizione di browser: interfaccia utente che permette di la navigazione tra
oggetti, ad esempio Mozilla Web Browser.
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http://genome.ucsc.edu/
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Organismo di cui si
vuole visualizzare la
regione genomica
Gruppo di organismi
di interesse
group Nota: durante il sequenziamento
di un genoma, spesso sono
rilasciate versioni successive
specialmente nella fase finale
del progetto: possono essere più
o meno definitive.
Qui si fa riferimento a varie
versioni (release) del genoma
umano (l’ultima è del 2009).
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Pulsanti di spostamento sul
genoma
Pulsanti per ingrandire o
rimpicciolire l’area di interesse
Posizione attuale
sul genoma
Permette di “saltare” sulla posizione
digitata sulla finestra di sinistra
chr: rappresentazione
schematica e posizione
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Posizione (bp)
Geni con esoni,
le barre spesse, e
introni, le barre
sottili.
Traccia dei
trascritti
Grado di conservazione
della sequenza tra
organismi diversi
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Moltissimi sono i campi a disposizione, essi possono essere visualizzati in modo
diverso o nascosti utilizzando le opzioni presenti nella parte inferiore della pagina
Ci sono varie possibilità
di visualizzazione di ogni
informazione sul genome
browser.
Provate ad esercitazione
Tipologia di traccia
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UCSC Genome Browser: descrizione del gene scelto
….e molte altre informazioni!!