Đề tài Tin Sinh học: Phương pháp tìm kiếm chuỗi tương đồng đối với and và protein. Nêu ứng dụng thực tế

TIN SINH HỌCBioinformaticsCHUYÊN ĐỀ: PHƯƠNG PHÁP TÌM KIẾM CHUỖI TƯƠNG ĐỒNG ĐỐI VỚI AND VÀ PROTEIN. NÊU ỨNG DỤNG THỰC TẾ 	GVHD: TS. VÕ VĂN TOÀNHVTH: PHẠM ĐÌNH TOÀNTháng 03/2011I. Phương pháp tìm kiếm chuỗi tương đồng đối với AND và ProteinB1: mở trình duyệt NCBI  chọn BASTCickProgram query	 Database	 1Blastn:	 DNA	 DNA	 1Blastp:	 protein protein	 6Blastx:	 DNA	 protein	Bastn:Nhập mã truy mật hoặc trình tự cần so sánhHoặc tải trình tự có sẵn trong máy tínhChọn cơ sở dữ liệuKết Quả Tiến hành tương tự với Bastp ta có kết quả:Blastx: dịch mã protein từ trình tự DNA nhập vàoNgoài ra còn có:	TBLASTN: tìm kiếm cơ sở dữ liệu dịch nucleotide bằng cách sử dụng một truy vấn protein.	TBLASTX:tìm kiếm 6 cơ sở dữ liệu dịch nucleotide bằng cách sử dụng 6 truy vấn nucleotide dịch II. Ứng dụngĐối với trình tự nucleotit:So sánh một đoạn ADN bất kỳ với các dữ liệu trong ngân hàng gen có thể chúng ta xác định được đoạn ADN đó của sinh vật nàoBiết trình tự sắp xếp các nucleotit của một đoạn ADN có thể suy ra trình tự các axit amin tương ứng trên mạch polypeptide nếu đoạn ADN đó mã hóa.Xác định đột biến, sự sai khác về trình tự nucleotit trong cùng một sản phẩm gen (isozyme, allozyme) có ý nghĩa trong nghiên cứu tiến hóa và ứng dụng thực tiễn.Về mặt phân loại sinh học, đối với một số gen có tính bảo thủ cao, mang tính đặc thù loài, chẳng hạn các gen mã hóa cho ARN ribosome (rRNA). Dựa vào những trình tự ADN của các gen này ở những loài sinh vật khác nhau mà người ta có thể so sánh chúng trên cơ sở xác định mức độ sai khác về trình tự nucleotit từ đó mô phỏng mối quan hệ loài, dưới loài.Hình thái giống nhau  Vật chất di truyền khác nhauBiết được trình tự của một gen (chẳng hạn gen ung thư hay sự có mặt của các virus nguy hiểm chẳng hạn H5N1, bệnh virus đốm trắng ở tôm) người ta có thể phát hiện sớm bằng kỹ thuật PCR, lai ADN để ngăn chặn, điều trị.Thiết kế những cặp mồi (primer) để nhân bản các đoạn này cho những mục đích nghiên cứu khác nhau như : Nghiên cứu sự có mặt của gen đó trong các sinh vật khác nhau (xác định sự có mặt gen chống bệnh bạc lá, đạo ôn, xác định giới tính, bệnh di truyền). Từ trình tự nucleotit của một phân tử ADN có thể biết được bản đồ các vị trí nhận biết của các enzym cắt hạn chế. Điều này đặc biệt có ý nghĩa trong kỹ nghệ ADN tái tổ hợp. Một trong những phương pháp trị liệu gen (gene therapy) dựa trên trình tự ribonucleotit trên phân tử mRNA để tổng hợp sợi bổ sung (antisense) nhằm ngăn chặn sự hoạt động của các gen đó.Một trong những ứng dụng quan trọng đó là chuyển gen để tạo ra các sinh vật mới mang những đặc tính mong muốn hoặc có thể chuyển gen vào các tế bào vi khuẩn, nấm men để sản xuất sản phẩm gen theo con đường tái tổ hợp (protein, enzym, vaccine và các hợp chất có hoạt tính sinh học).Đối với trình tự axit aminNếu như chúng ta biết được thành phần, trình tự sắp xếp của các axit amin trong phân tử protein, enzym nào đó có thể đánh giá được sự sai khác giữa các axit amin trong các phân tử protein, enzym cùng chức năng ở các loài khác nhau để biết được thành phần axit amin nào đóng vai trò quan trọng. Từ trình tự axit amin của phân tử protein, có thể suy diễn ra trình tự nucleotit của gen mã hóa.Từ trình tự axit amin có thể dự đoán được cấu trúc ba chiều, vị trí hoạt động (domain) của phân tử protein, enzym đó.Ngày nay, việc phát hiện sự tương đồng hay sự có mặt của phân tử protein có thể được thực hiện bằng các kỹ thuật hiện đại như khối phổ. Tuy nhiên việc xác định trình tự các axit amin là không thể thiếu được.Công cụ tìm kiếm DNA và Protein chungCông cụỨng dụng, mô tảBlast2-WU Protein Tìm kiếm CSDL protein (Blast 2.0 with gaps) của Washington University Blast2-WU Nucleotide Tìm kiếm CSDL nucleotide (Blast 2.0 with gaps) Washington University Blast2-NCBI Protein Chương trình tìm kiếm CSDL protein của NCBI.(blastall) Blast2-NCBI Nucleotide Chương trình tìm kiếm CSDL nucleotide của NCBI.(blastall) Blast2-NCBI EVEC Chương trình nhằm phát hiện các trình tự lẫn với trình tự của các vector.Fasta Nucleotide Sử dụng FASTA để tìm các trình tự giống với trình tự nucleotide trong CSDL Fasta Protein Sử dụng FASTA để tìm các trình tự giống với trình tự protein trong CSDL Fasta-Proteome server Tìm kiếm bằng Fasta trong máy chủ Proteome Fasta-Genome server Tìm kiếm bằng Fasta trong máy chủ genome Fasta-WGS server Tìm kiếm bằng Fasta trong máy chủ WGS (các genome thu được bằng phương pháp shotgun Whole genome shotgun - WGS)Trên thực tế, khi tiến hành một nghiên cứu về sinh học, các nhà nghiên cứu có thể áp dụng đồng loạt nhiều phần mềm tin sinh học khác nhau để đưa ra kết quả cuối cùng.Ví dụ: Khi tìm hiểu mối quan hệ di truyền của một số loài Lan hài thuộc chi Paphiopapedilum ở Việt Nam. Các nhà nghiên cứu tiến hành qua nhiều công đoạn với sự hổ trợ của nhiều phần mềm tin sinh học:	-Tinh sạch DNA tổng số , sau đó dung phương pháp PCR để nhân bản vùng gen ITS-rDNA.	- Giải mã DNA bằng Bigdie terminator Cycle Sequency KitV 3.1.	- Đọc trình tự tự động DNA bằng ABI-3100.	- So sánh trình tự đã giải mã với trình tự của 83 loài Lan trong chi Paphiopapedilum đã có trong ngân hang gen và loài ngoài nhóm Mexipedium xerophiticum bằng phần mềm Clustalx V1.81.	- Xây dựng cây phát sinh chủng loại theo phương pháp Maximum parsimony và phân tích kết quả bằng phần mềm PAUP V4.0.CẢM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ THEO DÕI!