Bioinformatyka_skrypt4.pdf

Spis treści

8 Ewolucja molekularna .................................................................................................................... 87

9 Ewolucyjne podstawy porównywania sekwencji ........................................................................... 87

9.1 Identyfikacja sekwencji i jej funkcji........................................................................................ 87

9.2 Homologia ............................................................................................................................... 88

9.3 Modele ewolucji sekwencji białkowej .................................................................................... 94

9.3.1 Macierze identycznościowe ............................................................................................. 95

9.3.2 Macierz PAM ................................................................................................................... 95

9.3.3 Macierze BLOSUM ....................................................................................................... 100

9.3.4 System kar za przerwy ................................................................................................... 101

9.3.5 Statystyczne znaczenie dopasowań ................................................................................ 102

9.4 Domenowa budowa białek .................................................................................................... 105

10 Porównywanie sekwencji .......................................................................................................... 106

10.1 Macierze punktowe................................................................................................................ 106

10.2 Programowanie dynamiczne.................................................................................................. 109

10.3 Statystyczne znaczenie dopasowań ....................................................................................... 110

10.4 Zestwienia wielosekwencyjne ............................................................................................... 110

10.4.1 Zestawienie wielosekwencyjne: Punktacja (Scoring ) ................................................... 116

10.4.2 Bazy domen i rodzin białkowych................................................................................... 120

10.5 Metody heurystyczne............................................................................................................. 120

10.5.1 FASTA ........................................................................................................................... 121

10.5.2 BLAST ........................................................................................................................... 122

Skrypt Bioinformatyka DRAFT

Strona 85

Skrypt Bioinformatyka DRAFT

Strona 86

8 Ewolucja molekularna

9 Ewolucyjne podstawy porównywania sekwencji

Pierwsze pytanie biologa molekularnego, kiedy odkryje nową sekwencję:

 Czy w bazie sekwencji są już sekwencje podobne?

Celem porównania białek jest między innymi przypisanie informacji znanej dla jednej cząsteczki

drugiej cząsteczce (genomika/proteomika porównawcza) - identyfikacja przez porównanie z innymi

sekwencjami.

 Sekwencje są identyczne – nic nowego….

 Sekwencja jest podobna (ma „krewnych”) – nowy członek znanej rodziny

 Sekwencja ma kilka podobnych regionów, motywów lub domen – można zaproponować

funkcję

 Nie ma znaczącego podobieństwa – dużo pracy, trzeba eksperymentalnie dowieść funcji.

9.1 Identyfikacja sekwencji i jej funkcji

• Białka spokrewnione ze sobą (posiadające wspólnego przodka) mają podobne sekwencje,

strukturę i funkcję

• Pewne istotne fragmenty (motywy) są konserwatywne i charakteryzują rodzinę białek

(Bazy rodzin białkowych: PROSITE, PRINTS, InterPro)

Ale:

• czy wszystkie białka spokrewnione mają tę samą funkcję?

• czy podobieństwo krótkich fragmentów może być przypadkowe?

• czy wszystkie białka pełniące tę samą funkcje muszą być spokrewnione?

Ewolucyjne podstawy porównywania sekwencji

Skrypt Bioinformatyka DRAFT

Strona 87

Nic w Biologii (Bioinformatyce) nie ma sensu jeśli rozpatruje się to w oderwaniu od ewolucji.

Theodosis Dobzhansky (1900-1975)

9.2 Homologia

homologia -podobieństwo ze względu na wspólnego przodka ( dywergencja )

homoplazja – podobieństwo ze względu na konwergencję

Dywergencja rozwoju - w rozwoju ewolucyjnym różnokierunkowe kształtowanie się narządu lub

postaci osobników jakiegoś szczepu , wskutek działania odmiennych warunków środowiskowych ; np.

dywergencja rozwoju kończyn ssaków . Źródło „ http://pl.wikipedia.org/wiki/Dywergencja_rozwoju ”

Konwergencja ( łac. convergere , zbierać się, upodabniać się) - w biologii , proces powstawania

morfologicznie i funkcjonalnie podobnych cech (czyli analogicznych) w grupach organizmów odlegle

spokrewnionych (niezależnie w różnych liniach ewolucyjnych), odrębnych dla tych grup cech

pierwotnych, w odpowiedzi na podobne lub takie same wymagania środowiskowe, np. podobny typ

pokarmu, wymagania lokomocyjne

Sekwencje homologiczne są podobne, ale sekwencje podobne nie muszą być homologiczne!

Homologia = wspólny przodek

Skrypt Bioinformatyka DRAFT

Strona 88

Homologi:

paralogi (wspólny przodek w czasie duplikacji )

ortologi (wspólny przodek w czasie specjacji : a1-a2)

Przykłady homologów:

Hemoglobina (łańcuch ) , Mioglobina , Leghemoglobina

Skrypt Bioinformatyka DRAFT

Strona 89

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: