Đề tài Tin Sinh học: Tin sinh học và ứng dụng trong tìm hiểu một số gen trên gà

HỌC VIÊN THỰC HIỆN: PHẠM THỊ MƠGIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TS. VÕ VĂN TOÀNTIN SINH HỌC VÀ ỨNG DỤNG TRONG TÌM HIỂU MỘT SỐ GEN TRÊN GÀI. TIN SINH HỌCTin sinh học là ứng dụng công nghệ thông tin để quản lý dữ liệu sinh học hoặc nghiên cứu các vấn đề sinh học. Là một khoa học liên ngành và là sự giao thoa giữa các ngành khoa học: khoa học máy tính giữa sinh học, toán học, lý học, y học, hóa học.- Tin sinh học có chức năng là nghiên cứu các quá trình sinh học như quá trình biểu hiện gen, quá trình tiến triển của các loại bệnh cũng như quá trình nghiên cứu cấu trúc protein hoặc nghiên cứu chức năng của 1 thế hệ sinh thái- Ngoài ra tin sinh học còn có thể được sử dụng để phân tích các nguồn dữ liệu sinh học như là trình tự các gen hay xác định mức độ dịch mã của ARN hay protein hay xác định, dự đoán hoạt động của các enzimMột số trang web tìm kiếm dữ liệu sinh học:+ Chuỗi DNA			 Chuỗi Protein		 + Cấu trúc Protein	 Org/pdb/	 + Cơ sở dữ liệu di truyền	 	 org/tigr-scripts/CMR2/CMRGenomes.spl	 	 + Về động vật học:	  Org/search.dtl+ Chẩn đoán phân tử: 	 ạmpathol. org/search.dtl+ virus học:	 http:// jvi. Asm. Org/search.dtl+ Sinh lý thực vật: 	 Org/search.dtl+ Tế bào thực vật:	 Org/search.dtl+ Sinh học phân tử và tiến hóa:	 Org/search.dtl+ Tế bào mầm	 Org/search.dtl+ Thú y	 Org/search.dtl+ Nghiên cứu về RNA:  Org/search.dtl+ Nghiên cứu về axit nucleic:  Org/search.dtlII. Ứng dụng tin sinh hoc trong tìm hiểu một số gen trên gàSơ lược về loài gà - Tất cả các giống gà hiện nay đều có nguồn gốc từ một loài gà rừng gallus gallus được thuần dưỡng từ 4 trung tâm lớn: Trung Ấn, Nam Ấn, Java (Indonesia), Ceylan (Srilanca).- Ở Việt Nam, gà được thuần dưỡng khoảng 1000 năm trước công nguyên. Tất cả các giống gà hiện nay là kết quả lai tạp giữa các nhóm giống đã được thuần dưỡng từ các trung tâm khác nhau.- Vị trí phân loại	Giới: Animal	 Ngành: Chordata	 Lớp: Aves	Bộ: Galliformes	 Họ: Phasianidae	 Chi: Gallus	Loài: G. gallus	 Phân loài: Gallus gallus domesticus Ứng dụng tin sinh học tìm hiểu về loài gàCác bước tiến hành- Vào google gõ “ncbi”, (có nhiều ngân hàng gen khác nhau như đã trình bày ở trên, ở đây em chọn tìm kiếm trong ngân hàng gen “ncbi”)- Khi vào được trang chủ của “ncbi”, gõ tên loài mà ta cần tìm hiểu, cụ thể như sau:Ta thu được kết quả như hình sau, muốn tìm dữ liệu nào ta kích chuột vào phần đó, ví dụ ta muốn tìm hiểu về toàn bộ gen thì nhấp chuột vào phần đã chỉ trong hìnhKết quả thu được :Từ kết quả ở trang web trên, ta rút ra kết luận là : Gà (Gallus Gallus) là một sinh vật quan trọng cho nghiên cứu y sinh học, phát triển. Nó không chỉ quan trọng nông nghiệp mà nó như một sinh vật mô hình trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu y sinh học, là một trong các mô hình chính cho phôi học và phát triển, nghiên cứu của các virus, và tế bào ung thư. Bộ gen ít hơn một nửa kích thước của chuột hoặc con người, và bao gồm 38 NST thường và hai nhiễm sắc thể giới tính, được gọi là Z và W. Không giống như động vật có vú, gà trống đồng hợp tử (ZZ) trong khi con mái là dị hợp tử (ZW). Nhiễm sắc thể gà, như các loài gia cầm khác, biểu hiện một biến thể lớn với nhiều kích thước khác nhau, từ 200 Mb đến 5 Mb, các nhiễm sắc thể nhỏ hơn được gọi là "microchromosomes" Kích thước: 1,098,754,166 Số genes: 15,793 Số proteins: 15,340 Ty thể	+ Kích thước: 16,775	+ Số genes: 13	+ Số proteins: 13Để tìm hiểu xem mỗi nhiễm sắc thể chứa những gen gì ta kích chuột vào NST ta muốn tìm hiểu ( như trong hình tìm hiểu về NST số 1)Kết quả thu được:Ở trên là kết quả về NST số 1, nếu ta vào NST số 2 cũng tương tự, mỗi NST có chứa nhiều gen, mỗi gen lại có nhiều chức năng khác nhau. Ở đây em đi tìm hiểu về LOC769568 nằm trên NST 1 (kích chuột vào phần khoanh đỏ như hình trên) kết quả thu đượcVào fasta ta thu được chuỗi nucleotit của gen, để lưu về máy ta kích chuột vào các khung đỏ sau: Loc769568 thuộc vùng từ 3357908 – 3360896 nucleotit của NST 1, ứng dụng phần mềm clustax để đọc chuỗi này khi đưa về máyĐây là phần mềm có rất nhiều ứng dụng, nó không chỉ cho ta biết mức độ tương đồng giữa nhiều gen khác nhau mà từ đó ta vẽ được cây phát sinh loài của các gen mà ta nghiên cứu dựa vào 1 phần mềm liên kết với nó là “tree view X”. Ngoài ra để xem cấu trúc 3D của protein chúng ta còn có phần mềm Pymol.Làm tương tự như vậy ở nhiều ngân hàng gen khác nhau và nghiên cứu một số sách em rút ra một số kết luận về gen gà như sau:Sự di truyền các tính trạng từ bố mẹ cho các thế hệ sau thông qua NST, nhưng số lượng các tính trạng lại lớn hơn rất nhiều so với số lượng NST. Vì vậy 1 NST mang nhiều gen (ngoài NST W-quy định chỉ sự di truyền giới tính). Các gen (alen) của tính trạng này được phân bố trên một NST tương đồng ở một vị trí chính xác gọi là locus. Sự di truyền các tính trạng chất lượng như hình dạng mào, màu sắc lông, da, màu mỏ, chân... cũng như các tính trạng số lượng, sản lượng trứng, khối lượng trứng, thể trọng... đều phụ thuộc vào alen. Các tính trạng chất lượng được quy định bởi 1 đôi gen, trong đó không nhận thấy sự biến động và nó ít phụ thuộc vào môi trường ngoài. Các tính trạng số lượng được quy định bởi số lượng lớn các đôi gen, nó không ngừng biến đổi và phụ thuộc rất lớn vào điều kiện ngoại cảnh. Sau đây là một số ví dụ:1. Sự di truyền màu sắc lông 	Những màu sắc khác nhau của bộ lông có thể chia thành 2 nhóm: lông có màu và lông trắng. Bộ lông màu như là một tính trạng được thể hiện bởi ký hiệu C (Colour), bộ lông đen là chủ yếu còn được thể hiện bằng E (Entarsion). Điều khiển màu của các vằn trên lông là alen B. Màu đen của lông cũng như các màu khác được quy định bởi các sắc tố mêlanin và xantophin (ở gia súc chỉ có mêlanin). Xantophin chỉ nằm ở da. Những con có sắc lông vàng ở da, mỏ, chân đều đồng hợp thể theo gen W-gen điều khiển sự phân bố xantophin. Màu vàng sáng được quy định bởi alen lặn s; màu sắc bạc do gen trội S quy định là trội hơn so với màu vàng sáng. 2. Sự di truyền màu sắc da 	Sự di truyền màu sắc da ở gia cầm gắn với sự di truyền màu sắc của chân và mỏ. Chia ra 2 màu cơ bản của da là màu vàng và màu trắng. Da trắng ở các giống gà Leghorn, Plymouth, Sussex, Wyandotte... da vàng ở các giống Rhode island, Orpiton, Dorkin, Lang san... Alen trội của gen W quy định màu trắng của da. Màu vàng của da được quy định bởi alen tương ứng. Tất cả các mức độ của màu phụ thuộc vào 2 sắc tố cơ bản là mêlanin và xantophin. Ở gà da trắng không có các sắc tố này. 3. Sự di truyền hình dạng mào - Trong quá trình thuần hoá, mào đơn của gà rừng Bankiva đã đột biến sang các dạng khác như mào lá, mào hoa hồng, mào hạt đậu, mào hồ đào (óc chó)... mào lá được quy định bởi alen lặn của gen r, còn mào hoa hồng là do gen trội R của nó quy định. - Mào hạt đậu được hình thành từ 3 hàng hạt, nó được quy định từ alen trội không hoàn toàn của gen P. - Mào hoa hồng gặp ở một số giống gà Trung Quốc, Ấn Độ và các giống gà Châu Á khác. Khi lai gà có mào hoa hồng với gà có mào đơn thì nhận được sự phân ly với mào lá và mào hạt đậu. Khi lai gà có mào hoa hồng với gà có mào hạt đậu, tất cả gà con ở thế hệ thứ nhất (F1) đều có mào hạt đậu. Ở thế hệ thứ hai (F2) xuất hiện gà có mào lá. Hiện tượng đó được giải thích trên cơ sở di truyền theo phương thức sau đây: Bố mẹ có dạng mào hoa hồng với kiểu gen RRpp, còn gà có mào lá có kiểu gen rrPP. Thế hệ F1 là mới -tồn tại kiểu gen của bố và mẹ RrPp - nó quy định dạng mào hạt đậu. Ở F2 phân ly theo tỷ lệ 9 hạt đậu (R và P), 3 hoa hồng (p và R), 3 hạt đậu (P và r) và 1 mào lá (rrpp). Lai gà trống mào hoa hồng với gà mái mào đơn,đời con thế hệ 1 có mào hoa hồng ở cả trống và mái;thế hệ 2 tỷ lệ gà có mào hoa hồng/mào đơn là 3/1. 4. Sự di truyền liên kết với giới tính và ứng dụng trong phân biệt giới tính ở gà Như ta đã biết, giao tử đực là đồng hợp ZZ nhiễm sắc thể, cá thể cái là dị hợp ZW. Nhiễm sắc thể Z ngoài quy định giới tính còn mang theo 13 yếu tố di truyền khác (Hutt, 1949). Nhiễm sắc thể sinh dục W quy định chỉ sự di truyền giới tính. Một số tính trạng hình thái được xác định bởi giới tính, điều này cho phép ngay khi nở ra có thể phân biệt được dựa vào những sai khác về ngoại hình như màu lông, độ dài lông... Các đặc điểm này gắn liền với giới tính và dạng dị hợp của cá thể cái được sử dụng trong chăn nuôi để tạo con lai phân biệt được giới tính ngay khi mới nở ra khỏi trứng (autoxexing). Ngày nay, dạng gà autoxexing nhận được theo 2 tính trạng là màu sắc lông và tốc độ mọc lông. Để hiểu cơ sở di truyền của việc tạo gà lai phân biệt trống mái khi mới nở, ta xét các trường hợp sau+ Trường hợp 1: Cho lai giữa gà trống có bộ lông vằn, trội do gen BB quy định với gà mái có màu lông đồng nhất do gen lặn tương ứng b- quy định. Đời con sinh ra cả trống và mái đều có bộ lông vằn nên không thể tách riêng trống mái qua màu lông. + Trường hợp 2: Cho lai ngược lại, gà trống có bộ lông đồng nhất do gen lặn bb quy định với gà mái có bộ lông vằn, trội do gen B- quy định. Đời con sinh ra có sự sai khác về màu sắc lông: gà trống có bộ lông vằn, còn gà mái có bộ lông đông nhất. Đây là cơ sở để tách trống mái lúc mới nở. Kết luận: - Khoa học công nghệ ngày càng phát triển, nổi bật trong sinh học là tin sinh học. Nhờ tin sinh học mà chúng ta đã ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, không chỉ trong sinh học mà còn trong y học, thú y- Đặc biệt với chúng em, đây là một cung cụ đắc lực giúp chúng em tìm kiếm thông tin để viết luận văn và phục vụ cho công việc sau này.- Em xin chân thành cảm ơn thầy Võ Văn Toàn đã giảng dạy nhiệt tình, giúp chúng em có được một kiến thức rất bổ ích này.- Chúc thầy và gia đình sức khỏe, thành đạt và hạnh phúc.