Recerca biol

1
Recerca biològica a la Web

• 3. Motors de cerca

2
Motors de cerca Entrez i SRS
Sequence Retrieval System
3
Entrez (NCBI)
- Seqüències nucleotídiques del Genbank, EMBL i
DDBJ ( Genome Sequence Database GSDB ...) -
Expressed Sequence Tags (EST) - Sequence Tagged
Sites (STS) - Single Nucleotide Polymorphisms
(SNP) - Genome Survey Sequences Database (GSS) -
Seqüències de referència curades (RefSeq)
- Traducció de les seqüències de DNA del Genbank,
EMBL i DDBJ - Proteïnes del PIR, SwissProt, PRF i
PDB
Publicacions dàmbit científic
Dades cristallogràfiques experimentals del PDB
Genomes, cromosomes, mapes genètics, mapes
físics, etc.
Seqüències polimòrfiques alineades
Variacions allèliques
Indexació de les seqüències per organisme
4
Entrez (NCBI)
5
Cerques a Entrez

• Operadors booleans AND, OR, NOT, ,
• Per defecte els mots es combinen amb AND
• Cerques per Accession Numbers (AC)
• Genbank / EMBL / DDBJ
• 1 lletra 5 dígits (U12345)
• 2 lletres 6 dígits (AF123456)
• SwissProt / PIR
• 1 lletra 5 dígits (P12345)
• Refinament de les cerques utilitzant LIMITS
• Combinació de cerques utilitzant HISTORY

6
Entrez Search fields
7
Exercici Entrez

• Estem interessats en el gen MLH1 humà, implicat
  en el càncer de colon.
• Separar el grà de la palla identificar una
  seqüència dmRNA representativa i ben anotada del
  gen MLH1
• Obtenir literatura associada i la seva seqüència
  proteica
• Identificar proteïnes similars
• Identificar dominis conservats dins de la
  proteïna
• Identificar mutacions conegudes en el gen o la
  proteïna
• Trobar lestructura tridimensional de la
  proteïna, si aquesta és coneguda, o si no és
  així, identificar estructures de seqüència
  homòloga
• Veure el context genòmic del gen i descarregar la
  regió que el conté

8
Exercici Entrez

• Estem interessats en el gen MLH1 humà, implicat
  en el càncer de colon.
• Separar el grà de la palla identificar una
  seqüència dmRNA representativa i ben anotada del
  gen MLH1
• Obtenir literatura associada i la seva seqüència
  proteica
• Identificar proteïnes similars
• Identificar dominis conservats dins de la
  proteïna
• Identificar mutacions conegudes en el gen o la
  proteïna
• Trobar lestructura tridimensional de la
  proteïna, si aquesta és coneguda, o si no és
  així, identificar estructures de seqüència
  homòloga
• Veure el context genòmic del gen i descarregar la
  regió que el conté

9
Exercici Entrez - 1

• Pas 1 Cerca de colon cancer ? gt 10,000
  resultats!!!

10
Exercici Entrez - 1

• Pas 2 Buscar per gen i organisme ? 20
  resultats... molt millor!
• (tot i que podem tenir problemes si el gen és
  conegut per molts sinònims diferents)

11
Exercici Entrez - 1

• Pas 3 Limitar la cerca a seqüències de
  referència (RefSeq) ? 3 resultats!

12
Exercici Entrez - 1

• Pas 4 La primera seqüència és lmRNA que
  busquem! Visualitzar-la en diferents formats
  mitjançant Display.

13
Exercici Entrez - 2

• Estem interessats en el gen MLH1 humà, implicat
  en el càncer de colon.
• Separar el grà de la palla identificar una
  seqüència dmRNA representativa i ben anotada del
  gen MLH1
• Obtenir literatura associada i la seva seqüència
  proteica
• Identificar proteïnes similars
• Identificar dominis conservats dins de la
  proteïna
• Identificar mutacions conegudes en el gen o la
  proteïna
• Trobar lestructura tridimensional de la
  proteïna, si aquesta és coneguda, o si no és
  així, identificar estructures de seqüència
  homòloga
• Veure el context genòmic del gen i descarregar la
  regió que el conté

14
Exercici Entrez - 2

• Pas 1 En un sol click podem creuar duna base de
  dades a una altra mitjançant Links

15
Exercici Entrez - 4

• Estem interessats en el gen MLH1 humà, implicat
  en el càncer de colon.
• Separar el grà de la palla identificar una
  seqüència dmRNA representativa i ben anotada del
  gen MLH1
• Obtenir literatura associada i la seva seqüència
  proteica
• Identificar proteïnes similars
• Identificar dominis conservats dins de la
  proteïna
• Identificar mutacions conegudes en el gen o la
  proteïna
• Trobar lestructura tridimensional de la
  proteïna, si aquesta és coneguda, o si no és
  així, identificar estructures de seqüència
  homòloga
• Veure el context genòmic del gen i descarregar la
  regió que el conté

16
Exercici Entrez - 3

• Pas 1 Podem identificar seqüències similars
  mitjançant Related Sequences

17
Exercici Entrez - 3

• Pas 2 També podem veure els resultats del Blast
  automàtic mitjançant BLink. Visualització
  gràfica de les 200 seqüències més similars, molt
  flexible.

18
Exercici Entrez - 3

• Estem interessats en el gen MLH1 humà, implicat
  en el càncer de colon.
• Separar el grà de la palla identificar una
  seqüència dmRNA representativa i ben anotada del
  gen MLH1
• Obtenir literatura associada i la seva seqüència
  proteica
• Identificar proteïnes similars
• Identificar dominis conservats dins de la
  proteïna
• Identificar mutacions conegudes en el gen o la
  proteïna
• Trobar lestructura tridimensional de la
  proteïna, si aquesta és coneguda, o si no és
  així, identificar estructures de seqüència
  homòloga
• Veure el context genòmic del gen i descarregar la
  regió que el conté

19
Exercici Entrez - 4
Família proteica

• Pas 1 A la pàgina de la proteïna, clickar
  Conserved Domains. Dominis identificats de la
  NCBIs Conserved Domain Database (CDD).

20
Exercici Entrez - 4

• Pas 2 Podem identificar seqüències amb dominis
  similars mitjançant Domain Relatives

21
Exercici Entrez - 5

• Estem interessats en el gen MLH1 humà, implicat
  en el càncer de colon.
• Separar el grà de la palla identificar una
  seqüència dmRNA representativa i ben anotada del
  gen MLH1
• Obtenir literatura associada i la seva seqüència
  proteica
• Identificar proteïnes similars
• Identificar dominis conservats dins de la
  proteïna
• Identificar mutacions conegudes en el gen o la
  proteïna
• Trobar lestructura tridimensional de la
  proteïna, si aquesta és coneguda, o si no és
  així, identificar estructures de seqüència
  homòloga
• Veure el context genòmic del gen i descarregar la
  regió que el conté

22
Exercici Entrez - 5

• Pas 1 A partir de la pàgina del mRNA o de la
  proteïna, clickem als links SNP i Gene View in
  dbSNP.

23
Exercici Entrez - 5

• Pas 1 A partir de la pàgina del mRNA o de la
  proteïna, clickem als links SNP i Gene View in
  dbSNP.

24
Exercici Entrez - 5
...
...

• Pas 2 A partir de la pàgina del mRNA o de la
  proteïna, clickem al links OMIM, busquem el
  registre 120436 i dallà a lapartat Allelic
  Variants. Variants allèliques descrites a la
  literatura i registrades al OMIM.

25
Exercici Entrez - 6

• Estem interessats en el gen MLH1 humà, implicat
  en el càncer de colon.
• Separar el grà de la palla identificar una
  seqüència dmRNA representativa i ben anotada del
  gen MLH1
• Obtenir literatura associada i la seva seqüència
  proteica
• Identificar proteïnes similars
• Identificar dominis conservats dins de la
  proteïna
• Identificar mutacions conegudes en el gen o la
  proteïna
• Trobar lestructura tridimensional de la
  proteïna, si aquesta és coneguda, o si no és
  així, identificar estructures de seqüència
  homòloga
• Veure el context genòmic del gen i descarregar la
  regió que el conté

26
Exercici Entrez - 6
Structure ??? Lestructura tridimensional per a
la nostra proteïna no està descrita!

• Pas 1 Lapartat de Links de la nostra proteïna
  no conté un link a Structure! Haurem de buscar
  les estructures a proteïnes similars a la nostra.

27
Exercici Entrez - 6

• Pas 2 BLink per a visualitzar gràficament les
  seqüències relacionades amb la nostra, i després
  veure només les que tenen estructures 3-D.

28
Exercici Entrez - 6

• Pas 3 Obtenir les Related Sequences de la
  nostra proteïna, després Display Structure
  Links per al conjunt de seqüències

29
Exercici Entrez - 6

• Visualitzarem lestructura 1H7U del MMDB
  (Entrezs Molecular Modeling Database) utilitzant
  el programa Cn3D (Style Rendering Tubes,
  Coloring Domains).

30
Exercici Entrez - 6

• Mouse over the residues of NP_000240 until the
  grey footer bar shows gi 4557757, loc 67
  (Glycine). Click on the corresponding Glycine
  residue in 1H7U_A (loc 74) to highlight it.
• In the structure window use the left mouse button
  to spin the 3D structure until you can clearly
  see and identify the highlighted residue. Is it
  possibly in the active site? For example, is it
  within 5 Ä of the ATP?S molecule?
• Double click on the Mg-complexed ATP?S to
  highlight it. Then use the menu bar option called
  Show/HideSelect By DistanceResidues Only to
  highlight all residues within 5 Ä of the ATP?S.
  Indeed, the Glycine at position 74 is within 5 Ä
  and is likely part of the active site for this
  energy-producing domain. This hints at the
  possible problems a Gly ? Trp mutation might
  cause at that position.

• Utilitzant el programa Cn3D podem alinear la
  nostra seqüència (NP_000240) amb lestructura
  1H7U_A, i veure que la mutació Gly67Trp està al
  centre actiu!!!

31
Exercici Entrez - 7

• Estem interessats en el gen MLH1 humà, implicat
  en el càncer de colon.
• Separar el grà de la palla identificar una
  seqüència dmRNA representativa i ben anotada del
  gen MLH1
• Obtenir literatura associada i la seva seqüència
  proteica
• Identificar proteïnes similars
• Identificar dominis conservats dins de la
  proteïna
• Identificar mutacions conegudes en el gen o la
  proteïna
• Trobar lestructura tridimensional de la
  proteïna, si aquesta és coneguda, o si no és
  així, identificar estructures de seqüència
  homòloga
• Veure el context genòmic del gen i descarregar la
  regió que el conté

32
Exercici Entrez - 7

• Pas 1 Clickar al link Map Viewer de la
  proteïna NP_000240. Veurem una visualització
  gràfica de la regió cromosòmica.

33
Altres utilitats History

• Accés a la HISTÒRIA de la sessió
• Permet combinar cerques 1 AND 2

34
Altres utilitats Clipboard
35
Altres utilitats Details
36
Altres utilitats My NCBI

• My NCBI
• Cal registrar-se
• Permet emmagatzemar cerques a qualsevol base de
  dades del NCBI i recuperar-les des de qualsevol
  ordinador

37
SRS (EBI)

• Motor de cerca SRS (Sequence Retrieval System)
• Buscador relacional
• Vincles amb
• Altres bases de dades
• Programes executables
• Implementat a diferents servidors
• Sistema obert (lliure a les institucions
  públiques)

38
SRS (EBI)

• Opcions de cerca
• Quick Search (operador OR sempre)
• Standard (formulari cerques combinades)
• Extended (formulari cerques combinades)
• Cerques lògiques
• Combinacions de mots (AND, OR, BUTNOT)
• Combinacions de cerques anteriors (RESULTS)
• Operador (ex. aaa o aaaa)

39
SRS (EBI)
40
SRS (EBI)
41
SRS (EBI)
42
SRS (EBI)
43
SRS (EBI)
44
SRS (Entrez)

• Accés a la HISTÒRIA de la sessió
• Permet combinar cerques Q1 AND Q2

45
Exercicis finals - 1

• You have been watching the evening news and have
  just heard an interesting story regarding recent
  developments on the genetics of colorectal
  cancer. You would like to get some more
  information on this research, but the news story
  was short on details. The only hard information
  you have is that the principal investigator was
  Bert Vogelstein at the Johns Hopkins School of
  Medicine.
• How many of the papers that Dr. Vogelstein has
  written on the subject of colorectal neoplasms
  are available through PubMed?
• A paper by Hedrick and colleagues describes the
  role of the DCC gene product in cellular
  differentiation and colorectal tumorigenesis.
  Based on this study, what is the chromosomal
  location of the DCC gene?
• DCC codes for a cell-surface-localized protein
  involved in tumor suppression. From what cell
  line and tissue type was the human tumor
  suppressor protein (not the precursor) isolated?
• In the DCC human tumor suppressor protein
  precursor, what range of amino acids comprise the
  signal sequence?

46
Exercicis finals - 2

• Online Mendelian Inheritance in Man (OMIM)
  indicates that the development of colorectal
  carcinomas involves a dominantly acting oncogene
  coupled with the loss of several genes (such as
  DCC) that normally suppress tumorigenesis.
• An Allelic variant of DCC also involved in
  esophageal carcinoma has been catalogued in OMIM.
  What was the mutation at the amino acid level,
  and what biological effect did it have in
  patients?
• Based on the OMIM gene map, how many other genes
  have been mapped to the exact cytogenetic map
  location as DCC by PCR of somatic cell hybrid
  DNA?
• The OMIM entry for DCC is coupled to the Mouse
  Genome Database at The Jackson Laboratory,
  showing that the corresponding mouse gene is
  located on mouse chromosome 18. What is the
  resultant phenotype of a null mutation of Dcc in
  the mouse?

47
Exercicis finals - 3

• A very active area of commercial research
  involves the identification and development of
  new sweeteners for use by the food industry.
  Whereas traditional sweeteners such as table
  sugar (sucrose) are carbohydrates, most current
  research is instead focusing on proteins which
  have an intrinsically sweet taste. Because these
  sweet-tasting proteins are much sweeter than
  their carbohydrate counterparts, they are, in
  essence, calorie free, since so little is used to
  achieve a sweet taste in food. The most
  successful example of such a protein is
  aspartame however, aspartame is synthetic and
  does not occur in nature. Alternate, natural
  protein sources are being investigated, including
  a sweet tasting protein called monellin.
• According to Ogata and colleagues, how much
  sweeter than ordinary sugar is monellin on both a
  molar and weight bases?
• Based on the SwissProt entry for monellin chain B
  from serendipity berry, how many ?-helices and
  ?-strands does this protein possess?
• What residue (amino acid and position), when
  blocked, abolished monellins sweet taste?

48
Exercicis finals - 3

1. Three-dimensional structures are available for
   monellin. What other structure is most closely
   related to monellin structure 1MOL, as assessed
   by VAST P-value? Does this structure have the
   highest sequence similarity to 1MOL as well?
2. The monellin structure is based on a single-chain
   fusion product. How do the stability and
   renaturation properties of the fusion product
   differ from that of the native protein?