Σελίδα 1 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Σελίδα 2 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Αναζήτηση πληροφορίας σε βιολογικές ΒΔ

• Αναζήτηση δεδομένων στην UniProt

Καταγράψτε το μήκος της αμινοξικής ακολουθίας (Sequence

length), τη λειτουργία (Function) και τον ενδοκυττάριο

εντοπισμό (Subcellular location) της πρωτεΐνης.

Με ποια ασθένεια σχετίζεται η συγκεκριμένη πρωτεΐνη

(Involvement in disease); Καταγράψτε μία μετάλλαξη που

συνδέεται με την εν λόγω ασθένεια (Natural variations).

Ακολουθήστε τον υπερσύνδεσμο στην KEGG. Με ποια

μεταβολικά μονοπάτια (Pathway) σχετίζεται το συγκεκριμένο

ένζυμο;

Σελίδα 3 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Σελίδα 5 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Σελίδα 6 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Σελίδα 7 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Αναζήτηση πληροφορίας σε βιολογικές ΒΔ

• Αναζήτηση δεδομένων στο Entrez

Ποιο είναι το μήκος της ακολουθίας (LOCUS);

Σε ποιο χρωμόσωμα και σε ποια θέση βρίσκεται το γονίδιο

(FEATURES source /map);

Ποιες οι 10 πρώτες βάσεις της γενομικής ακολουθίας;

Στη συνέχεια μεταβείτε στην ΟΜΙΜ, μελετήστε την

εγγραφή για το γονίδιο CFTR με κωδικό *602421 και

καταγράψτε τις ασθένειες με τις οποίες συνδέεται το

συγκεκριμένο γονίδιο.

Σελίδα 8 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Σελίδα 9 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Σελίδα 10 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Σελίδα 11 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Σελίδα 12 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Αναζήτηση πληροφορίας σε βιολογικές ΒΔ

• Αναζήτηση δεδομένων στο EMBL-EBI

Καταγράψτε τον οργανισμό (Organism) από τον οποίο

προέρχεται το γονίδιο, την σύντομη περιγραφή του

(Sequence: X07479.1 :) και το μήκος της ακολουθίας

(Sequence length).

Μεταβαίνοντας στην καρτέλα Other Feature(s), καταγράψτε

τους κωδικούς των βάσεων δεδομένων Uniprot, PDB και

InterPro που σχετίζονται με την αντίστοιχη πρωτεΐνη.

Σελίδα 13 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Σελίδα 14 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Στοίχιση ακολουθιών βιολογικών μακρομορίων

• Σύγκριση αποτελεσμάτων διαφορετικών προγραμμάτων

στοίχισης ακολουθιών

EMBOSS Needle

EMBOSS Water

BLAST (Align two or more sequences.)

Παρατηρήστε τις στοιχίσεις και για κάθε μία από αυτές,

καταγράψτε το ποσοστό των ταυτόσημων καταλοίπων και τον

αριθμό των αμινοξέων που έχουν στοιχιθεί. Υπάρχουν

διαφορές;

Σελίδα 15 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Σελίδα 17 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Σελίδα 19 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Στοίχιση ακολουθιών βιολογικών μακρομορίων

• Στοίχιση αμινοξικών και νουκλεοτιδικών ακολουθιών

στοιχίστε τις νουκλεοτιδικές ακολουθίες

στοιχίστε τις αντίστοιχες αμινοξικές ακολουθίες

Καταγράψτε το ποσοστό των ταυτόσημων καταλοίπων και

συγκρίνετε τις δύο στοιχίσεις.

Σελίδα 21 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Σελίδα 22 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Στοίχιση ακολουθιών βιολογικών μακρομορίων

• Σύγκριση αποτελεσμάτων στοίχισης ακολουθιών με

διαφορετικές ποινές για τα κενά

στοιχίστε τις αμινοξικές ακολουθίες αλλάζοντας τις ποινές για

τα κενά

καταγράψτε τον αριθμό των ταυτόσημων καταλοίπων και τον

αριθμό των κενών στον ακόλουθο πίνακα

Συγκρίνετε τις στοιχίσεις με την ευθυγράμμιση που προκύπτει

από τη δομική υπέρθεση των πρωτεϊνών.

Σελίδα 23 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Στοίχιση ακολουθιών βιολογικών μακρομορίων

• Σύγκριση αποτελεσμάτων στοίχισης ακολουθιών με

διαφορετικές ποινές για τα κενά

Σελίδα 24 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Σελίδα 25 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Σελίδα 27 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Αναζήτηση ομοιοτήτων σε ΒΔ ακολουθιών

• Μεταβείτε στην ιστοσελίδα του BLAST και αναζητήστε

ομόλογες πρωτεΐνες της Signal recognition particle 54 kDa

protein (SRP54) του ποντικού (αρχείο

P14576_Srp54_mouse.fasta) στον οργανισμό Escherichia coli,

χρησιμοποιώντας ως Β.Δ. την swissprot.

Ποια από τις παραλλαγές του BLAST θα χρησιμοποιήσετε;

Αναγνωρίστε τα συντηρημένα domains στην πρωτεΐνη.

Σελίδα 30 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Αναζήτηση ομοιοτήτων σε ΒΔ ακολουθιών

Για το καλύτερο αποτέλεσμα του BLAST (blast hit):

Καταγράψτε το όνομα και τον κωδικό της πρωτεΐνης, το

ποσοστό των ταυτόσημων καταλοίπων, το ποσοστό των

κενών, το μήκος της στοίχισης καθώς και το E-value.

Ανακτήστε την ακολουθία της πρωτεΐνης αυτής και

χρησιμοποιήστε την για μία νέα αναζήτηση BLAST,

προκειμένου να εντοπίσετε ομόλογες αλληλουχίες στον

οργανισμό Mus musculus. Το καλύτερο αποτέλεσμα της νέας

αναζήτησης είναι η αρχική ακολουθία SRP54;

Σχολιάστε την εξελικτική σχέση μεταξύ των δύο

πρωτεϊνών.

Σελίδα 31 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Σελίδα 32 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Σελίδα 33 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Σελίδα 34 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Αναζήτηση ομοιοτήτων σε ΒΔ ακολουθιών

• Αναζητείστε ομόλογες νουκλεοτιδικές ακολουθίες της SRP54

του ποντικού στον οργανισμό Escherichia coli,

χρησιμοποιώντας το mRNA από το αρχείο

X16319_Srp54_mouse.fasta και τη Β.Δ. nr.

Συγκρίνετε τα αποτελέσματα του blastn και του blastx και

σχολιάστε.

Σελίδα 35 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Blastn

Blastx

Σελίδα 36 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Αναζήτηση ομοιοτήτων σε ΒΔ ακολουθιών

• Αναζητείστε ομόλογες ακολουθίες της

P09331_eta_staphyl.fasta χρησιμοποιώντας το PSI-BLAST (4

κύκλους / επαναλήψεις) και τη Β.Δ. swissprot, θέτοντας το

Max target sequences ίσο με 1000 και το Expect threshold

ίσο με 0.005.

Για κάθε επανάληψη ακολουθείστε το σύνδεσμο στο

Taxonomy reports και συμπληρώστε τον παρακάτω πίνακα

με το συνολικό αριθμό των οργανισμών, τα hits ανά

βασίλειο και το E-value της πρωτεΐνης με κωδικό P09331.

Σελίδα 37 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Σελίδα 38 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

iteration organisms bacteria eukaryota viruses P09331

E-value

1 24 68 1 0 0.0

2 82 148 43 0 6e-123

3 127 151 97 18 2e-84

4 263 164 811 22 5e-71

Σελίδα 39 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Αναζήτηση ομοιοτήτων σε ΒΔ ακολουθιών

• Ανακτήστε από τα αποτελέσματα της 4ης επανάληψης του

PSI-BLAST τη στοίχιση της πρωτεΐνης με κωδικό P35031 και

καταγράψτε το E-value και το ποσοστό των ταυτόσημων

καταλοίπων.

Με ποια αμινοξέα της ακολουθίας επερώτησης (Query

sequence) στοιχίζονται τα κατάλοιπα του ενεργού κέντρου

της P35031 (Sbjct sequence) (H60, D104 και S196);

Προχωρήστε σε μία απλή αναζήτηση BLASTp έναντι της

Β.Δ. swissprot χρησιμοποιώντας τις προεπιλεγμένες

παραμέτρους. Υπάρχει η πρωτεΐνη με κωδικό P35031 στα

αποτελέσματά σας; Σχολιάστε.

Σελίδα 40 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Σελίδα 41 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Πολλαπλή στοίχιση ακολουθιών

• Αναζητείστε πληροφορίες σχετικά με τη ακολουθία του

αρχείου seqMotifScan.fasta

PROSITE

Πόσα μοτίβα (hits by patterns) εμφανίζονται στην

ακολουθία; Καταγράψτε τους χαρακτηριστικούς κωδικούς

τους.

Για ένα από αυτά, ακολουθήστε τους υπερσυνδέσμους και

καταγράψτε το μοτίβο (Pattern) και τα στατιστικά στοιχεία

Precision και Recall.

Ανακτήστε το logo του μοτίβου (Retrieve the sequence

logo from the alignment).

Σελίδα 43 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Σελίδα 44 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Σελίδα 45 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Πολλαπλή στοίχιση ακολουθιών

• Αναζητείστε πληροφορίες σχετικά με τη ακολουθία του

αρχείου seqMotifScan.fasta

PFAM

Ποιες εγγραφές της Pfam-A ταιριάζουν στην ακολουθία

(Significant Pfam-A Matches) και με ποια τιμή E-value;

Καταγράψτε τις αντίστοιχες στοιχίσεις.

Μεταβείτε σε μία από αυτές και αναφέρετε μία εγγραφή

της PDB της ίδιας οικογένειας.

Σελίδα 46 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Σελίδα 47 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Σελίδα 48 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Σελίδα 49 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Πολλαπλή στοίχιση ακολουθιών

• Αναζητείστε πληροφορίες σχετικά με τη ακολουθία του

αρχείου seqMotifScan.fasta

INTERPRO

Ποιοι κωδικοί της INTERPRO βρέθηκαν στην ακολουθία;

Από ποιες βάσεις δεδομένων υποστηρίζονται;

Για έναν από τους κωδικούς, ακολουθήστε τους

υπερσυνδέσμους και καταγράψτε σε πόσες πρωτεΐνες ανά

βασίλειο αντιστοιχεί η συγκεκριμένη εγγραφή.

Σελίδα 50 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Σελίδα 51 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Σελίδα 52 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Πολλαπλή στοίχιση ακολουθιών

• Κατασκευάστε την πολλαπλή τους στοίχιση χρησιμοποιώντας

το Clustal Omega και το T-Coffee. Τα μοτίβα

P-x-[FH]-P-[AS]-Y-[GIP]-S-G-H-A-[TV]-x-[AGNS]-[AG]-[AI]-

x(2)-[EGQT]-[IMV]-[LV]

R-x(2)-[AGL]-G-[IV]-H-[WY]-x(2)-D-[AGQ]-x-[AEQ]-[AGS]

βρίσκονται και στις δύο πολλαπλές στοιχίσεις; Σχολιάστε

την απάντησή σας.

P-x-[FH]-P-[AS]-Y-[GIP]-S-G-H-A-[TV]-x-[AGNS]-[AG]-[AI]-x(2)-[EGQT]-[IMV]-[LV]

R-x(2)-[AGL]-G-[IV]-H-[WY]-x(2)-D-[AGQ]-x-[AEQ]-[AGS]

Clustal Omega

P-x-[FH]-P-[AS]-Y-[GIP]-S-G-H-A-[TV]-x-[AGNS]-[AG]-[AI]-x(2)-[EGQT]-[IMV]-[LV]

R-x(2)-[AGL]-G-[IV]-H-[WY]-x(2)-D-[AGQ]-x-[AEQ]-[AGS]

TCoffee

Σελίδα 55 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Φυλογενετική Ανάλυση

• Στο αρχείο primatesAA.phy δίνεται η πολλαπλή στοίχιση 5

αμινοξικών ακολουθιών πρωτευόντων θηλαστικών, η

εξελικτική ιστορία των οποίων περιγράφεται από το δέντρο

gibbon(orangutan(gorilla(chimpanzee, man))). Σχεδιάστε το

δέντρο.

Σελίδα 56 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Φυλογενετική Ανάλυση

• Ανακατασκευάστε το φυλογενετικό δέντρο των 5 ακολουθιών

με τα ακόλουθα προγράμματα:

PHYLIP PROTPARS (μέγιστη φειδωλότητα)

PhyML (μέγιστη πιθανοφάνεια) (επιλέξτε μόνο τα βήματα

Construction of phylogenetic tree και Visualisation of

phylogenetic tree από τον υπερσύνδεσμο "A la Carte")

• Συγκρίνετε τα αποτελέσματα με το αναμενόμενο

φυλογενετικό δέντρο και σχολιάστε.

Σελίδα 57 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Σελίδα 58 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Σελίδα 59 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Πρωτεϊνική Δομή

• Μεταβείτε στην ιστοσελίδα της PDB και αναζητείστε την

εγγραφή με κωδικό 1BBP.

Ποιος είναι ο προσδέτης της πρωτεΐνης (Ligands);

Μεταβαίνοντας στην καρτέλα Annotations, καταγράψτε

σε ποια τοπολογία (Topology) της βάσης δεδομένων

CATH ανήκει η πρωτεΐνη και ποια GO Terms τη

χαρακτηρίζουν.

Μεταβαίνοντας στην καρτέλα Sequence, ανακτήστε τη

δευτεροταγή δομή της πειραματικά λυμένης πρωτεΐνης

(Secondary Structure: DSSP).

Σελίδα 60 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Σελίδα 61 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Σελίδα 62 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Πρωτεϊνική Δομή

• Κατεβάστε το αρχείο της δομής Download Files / PDB file

(text).

Καταγράψτε την πειραματική μέθοδο (EXPDTA) και τη

διακριτική ικανότητα (REMARK 2 RESOLUTION) στην

οποία έχει λυθεί η δομή.

Ποιο είναι το 8ο κατάλοιπο της αλυσίδας Β;

Ποιες είναι οι συντεταγμένες του κεντρικού ατόμου

άνθρακα CA του 8ου καταλοίπου;

Ποιες είναι οι συντεταγμένες του πρώτου ατόμου του

προσδέτη BLV της αλυσίδας Α (HETATM);

Σελίδα 63 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου

Σελίδα 64 ΒΙΟΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Τ. Θηραίου