מֵידָע

3.2: ניתוח רצף DNA - ביולוגיה


רצף ה- DNA מתבצע לרוב באמצעות הליך שאליו נקרא אחד השמות הבאים:

  1. רצף סנגרים
  2. רצף דיאוקסי
  3. רצף סיום שרשרת
  • כל אחד מאלה מתייחס לאותה שיטה:
    • השימוש של בסיס דיאוקסי התאגדות בא פילמור תְגוּבָה
    • מוביל לסיום הארכת הפריימר (שיטה שהחלוץ על ידי פרד סנגר, כיום בדימוס ומרובב בשמחה בגינה שלו).

השיטה הבסיסית כוללת:

  1. חישול א תֶחֶל 5 'לאזור ה- DNA שהיינו רוצים לרצף.
  2. הפריימר מורחב באופן המסורתי (כלומר עם פולימראז DNA וארבעת ה- dNTP).
  3. עם זאת, ריכוז קטן של בסיסי די-דיוקסי כלולים בתערובת התגובה.
    • בדרך כלל הדבר מושג על ידי קיום ארבע תגובות נפרדות, שאליהן מתווסף אחד ה- ddNTP.
    • לפיכך, צינור אחד יכיל פריימר, תבנית, פולימראז DNA, ארבעת ה- dNTP ו- ddATP, לצינור אחר יהיה אותו דבר אך עם ddTTP במקום ddATP, וכן הלאה עבור ddCTP ו- ddGTP.
  4. במהלך התגובה, ה- dNTP הרגיל משולבים בשרשרת הגדילה.
    • למרות זאת, לִפְעָמִים פול ה- DNA יכלול א ddבסיס לתוך הפריימר הגדל.
    • כשזה קורה, הפריימר לא יכול יש להאריך עוד יותר (מכיוון שלבסיס ה- 3 'dd אין קבוצת הידרוקסיל 3' זמינה).
    • שבר ה- DNA המתקבל מתחיל בקצה 5 'של פריימר הרצף ומסתיים באתר של שילוב בסיס dd.
לפיכך, בתערובת התגובה המכילה את ddATP בסיס dd, יתקבל אנסמבל של שברים באורכים משתנים, שכל אחד מהם יסתיים בבסיס ddA (כלומר בכל העמדות בתבנית שבה היה בסיס 'T' משלים).

לתערובת המכילה ddCTP תהיה תערובת שונה של שברים - הם יכילו ddC בקצות 3 '(במיקומים בתבנית שבה היו בסיסי' G ').

איור 3.2.1: שברי DNA

  • אם השברים מתערובת התגובה 'A' מופעלים על ג'ל אוריאה/אקרילאמיד (בדרך כלל 6%) השברים יפרדו לפי הגודל.
  • באופן דומה לשברי תערובת התגובות 'C', 'G' ו- 'T'.
    • אם ארבע תערובות התגובה השונות פועלות אחת ליד השנייה גדלי השברים יכולים להיות בהשוואה אחד לשני.
    • שים לב כי השבר הצפוי הקצר ביותר הוא הפריימר עצמו וככל שהקטע ארוך יותר, כך התגובה של ההרחבה התקדמה לפני הסיום.
  • שקול מקרה שבו התבנית כוללת קטע של שישה בסיסי 'A' בשורה.
    • בתערובת התגובות 'T' נקבל לאחר מכן שישה שברים; כל אחד מסתיים ב- 'T' ושונה באורך בסיס אחד.
    • אף אחת מתערובות התגובה האחרות לא תכיל שברים בין אורכים אלה (הם יהיו ארוכים יותר או קצרים יותר) מכיוון שאף אחת מתערובות התגובה האחרות לא תיגמר בתוך אזור זה.
    • לפיכך, אם נריץ את ארבע תערובות התגובה זו לצד זו ונתבונן בדפוסי השברים היינו רואים את הדברים הבאים:

איור 3.2.2: דוגמאות לדגמי שברים עם 6 א '

שקול כעת תבנית המכילה את רצף 3 'GATC 5' (שימו לב לכיוון).

  • כאשר הפריימר מורחב בתערובות התגובה השונות הוא יכול להיחתך תחילה ב- G (שילוב dd 'C'), ולאחר מכן ב- A (הכולל dd 'T') וכן הלאה.
  • השברים המופעלים על ג'ל ייראו כך:

איור 3.2.3: דוגמאות לדגמי שברים עם GATC

  • כך, בעקבות סולם השברים על ג'ל הרצף מאפשר לך "לקרוא" את רצף התבנית.
  • עם זאת, שים לב, כי לגבי התבנית כאשר אנו קוראים מתחתית הג'ל לחלק העליון אנו קוראים בכיוון 3 'עד 5' וקוראים את הבסיסים המשלימים לרצף בפועל.

ויזואליזציה של שברים

  • אם dATP עם תווית רדיו מסומן בתערובות הוא ישולב כמו בסיס dATP "רגיל".
    • עם זאת, שבר ה- DNA שיתקבל יהיה מופעל ברדיו.
    • כך ניתן לחשוף את ג'ל האקרילאמיד לסרט רנטגן ולקבוע את מיקום השברים.
  • לאחרונה, רצפים אוטומטיים עשו שימוש בצבעים ספציפיים המתויגים לבסיסי dideoxy.
    • ניתן "לקרוא" צבעים אלה באמצעות לייזר וכך ניתן לזהות את בסיס ה- dd הסופי הספציפי לשבר DNA מסוים.
    • לפיכך, השברים יכולים לקרוא תוך כדי חיסול, במקום לעצור את הג'ל ולחשוף אותו.
    • יתר על כן, מכיוון שניתן לזהות כל בסיס dd באופן ייחודי, ניתן לבצע את כל ארבע התגובות (ddA, ddC, ddG ו- ddT שרשרת סיום) בצינור יחיד ולהריץ בנתיב יחיד על ג'ל רצף
      • מרצפים אוטומטיים יכולים לקרוא כך נוסף מאשר בשיטות ידניות.
      • מכיוון שמשתמשים בנתיב יחיד לדגימה (בהשוואה לארבעה נתיבים בשיטה המסומנת ברדיו) ניתן לנתח דוגמאות רבות נוספות תפוקה הוא גדול יותר
  • ג'לי האקרילאמיד המשמשים לניתוח רצף הם בדרך כלל באורך 50 ס"מ עד 100 ס"מ.
    • ברצף ידני ארבע תערובות התגובה נטענות והג'ל מופעל במשך כשעתיים ואז הדגימות נטענות מחדש על חלק אחר של הג'ל וממשיכות את ריצת הג'ל. ניתן לטעון קבוצה שלישית של דגימות לאחר שעתיים נוספות.
      • הג'ל נעצר לאחר שחזית הצבע של הדגימה האחרונה שהוטענה הגיעה רק לתחתית הג'ל.
      • לפיכך, ניתן להמחיש את השברים הקצרים בעומס האחרון, שברים בינוניים בעומס השני ואת השברים הארוכים יראו במערך הראשון של תערובות התגובה הטעונות.
      • רצף ידני יכול להיפתר בסדר גודל של 400 בסיסים של רצף רציף. רצפים אוטומטיים יכולים לספק באופן שגרתי כמות כפולה של מידע.
    • רצפים אוטומטיים משתמשים באותם סוגי צלחות זכוכית
      • הפעלה רציפה של הג'ל (וזיהוי צבע) פירושה שבדרך כלל ניתן לקרוא 400-700 בסיסים ומעלה
      • תוכנה אוטומטית תפרש את אותות הצבע לרצף
      • ניתן לתכנת ניואנסים של כימיה ברצף וידע מומחה לתוכנת ניתוח הרצפים (למשל התוכנה יכולה לפצות על "החיוך" של הג'ל)


    חבילה מקיפה של כלי ביואינפורמטיקה מקוונים, הכוללת כלים לניתוח והשוואת רצפי נוקלאוטיד וחלבון, נתונים מניסויים גנומיים פונקציונליים, כריית טקסט של הספרות המדעית וכלים לקביעה והדמיה של מבנים מקרומולקולריים. ניתן לגשת לכל הכלים הללו דרך האינטרנט ורובם מספקים ממשקי שירותי אינטרנט באמצעות ממשקי API של SOAP או REST.
    דוח אנדרו קרופינסקי כלי ניתוח מצוין ל- DNA ולרצף חלבונים
    רשימת כלי ניתוח רצפים מקוונים במיוחד
    רשימה ממצה של מסדי נתונים וקישורים למשאבים ביולוגיים
    אחד משרתי הביולוגיה המולקולרית הנגישים באופן חופשי. מגוון רחב של כלים לניתוח רצפים
    מאגרי הביו-רפואי מאגר NCBI
    Swiss-Shop הוא שירות המאפשר לך להשיג (בדוא"ל) אוטומטית, בלוח זמנים קבוע, רשומות רצף חדשות הרלוונטיות לתחומי העניין שלך.
    UGENE היא חבילת ניתוח גנום חוצה פלטפורמות בחינם. זה עובד בצורה מושלמת ב- Windows, Mac OS או Linux ודורש רק כמה קליקים להתקנה
    כלי ניתוח ומניפולציה בסיסיים אך מקוריים של רצף ה- DNA
    ממשק משתמש מקוון גרפי לחבילת הכלים הביואינפורמטים של EMBOSS
    גלקסי היא פלטפורמה פתוחה ומבוססת אינטרנט למחקר ביו-רפואי עתיר נתונים. בין אם בשרת הציבור החינמי או במופע שלך, תוכל לבצע, לשכפל ולשתף ניתוחים מלאים.

    מאפשר לוקליזציה של אוליגנוקלאוטיד ברצף גדול יותר
    ניתוח פריימר מקיף
    מספק מבחר מצוין של משאבי אינטרנט אודות הטכניקת תגובת שרשרת פולימראז, המאורגנת בקטגוריות
    בחר את הפריימרים הטובים ביותר מרצף DNA
    PrimerX היא תוכנית מבוססת אינטרנט שנכתבה כדי להפוך את העיצוב של פריימרים PCR מוטגניים לאוטומטיים למוטגנזה מכוונת אתרים. בהתבסס על הקלט שלך, PrimerX משווה רצף DNA תבנית עם רצף DNA או חלבון שכבר משלב את המוטציה הרצויה. לאחר מכן הוא יוצר רצפי פריימר קדימה על ידי חישוב לכל רצפי האוליגנוקלאוטידים האפשריים באורך מתאים המקודדים מוטציה זו ועוקבים אחר האילוצים שצוין. לבסוף, PrimerX מייצר רצפי פריימר הפוכים המתאימים, ומחשב למידע נחוץ אחר כגון טמפרטורת התכה ותכולת GC לכל זוג פריימר.

3.2: ניתוח רצף DNA - ביולוגיה

כלי ניתוח מקוונים
(משאבי אינטרנט לביולוגים מולקולריים)

ניתוח נתוני רצף הנוקלאוטיד וחלבון הוגבל בתחילה לבעלי גישה למיינפריים מסובכים או לתוכנות מחשב שולחניות יקרות (למשל PC/GENE, Lasergene, MacVector, Accelrys וכו '). זמינות הכלים המקוונים מאפשרת אפילו לביולוג המולקולרי המתחיל את ההזדמנות להפיק כמות ניכרת של nformation שימושי מנתוני רצף נוקלאוטיד או חלבון. לאנשים ללא ניסיון סיפקתי שלושה רצפים: (א) רצף DNA, (ב) רצף חלבונים ו- (ג) ארבעה רצפי חלבון המוצגים בפורמט FASTA. לפני שתנסה אתר אינטרנט בחר את הרצף והעתק ללוח. כל אחד מהפריטים בטקסט כחול מקושר היפר לאתר באינטרנט. לכל אחד מאתרי האינטרנט האלה יש תיבה שאליה תוכל & quotDaste & quot quot את הרצף שלך. לחץ על הלחצן שכותרתו & quot חיפוש, & quot & quot הפעלה & quot או & שלח. & Quot אם יש ספק השתמש בהגדרת ברירת המחדל שהאתרים מספקים, אך להרפתקנים יותר חלק מהאתרים מציעים סיכוי לשנות את אסטרטגיית החיפוש.


תוכן עניינים (17 פרקים)

חיפוש דמיון באמצעות BLAST

הערכת אורתולוגיה גנטית עם OrthologID

יישור מרובה של רצפי DNA עם MAFFT

SeqVis: כלי לאיתור הטרוגניות קומפוזיציונית בין רצפי נוקלאוטיד מיושרים

ג'רמיין, לארס זומר (ואחרים)

בחירת דגמי אבולוציה של DNA עם jModelTest

הערכת פילוגניות של הסבירות המרבית באמצעות PhyML

עצים מעצים: בניית עצים פילוגנטיים באמצעות Clann

קריבי, כריסטופר ג'יי (ואח ')

איתור חתימות של בחירה מרצפי DNA באמצעות Datamonkey

זיהוי וניתוח רקומבינציה באמצעות RDP3

CodonExplorer: מאגר מידע אינטראקטיבי מקוון לניתוח השימוש בקודון והרכב הרצף


2 תשובות 2

רצף ה- DNA הוא מה שאנו מכנים שורה של נוקלאוטידים בפולימר ה- DNA, כגון GATTACA, המייצג מבנה כימי שבו כל אות (& quotG & quot, & quot, & quot, & quotT & quot, & quotA & quot, & quotC & quot, & quotA & quot) מייצגת נוקלאוטיד שיש לו קשר כימי ל- הנוקלאוטיד הבא. נוקלאוטידים אפשריים ב- DNA הם אדנין, גואנין, תימין וציטוזין, למשל. A, G, T, C (אתה עשוי גם לראות מונחים כגון תימידין, תימוזין וכו 'בהתאם לחלק ממולקולת ה- DNA שאתה מדבר עליה). מה שרצף כזה מרמז על DNA דו-גדילי הוא שאותם נוקלאוטידים נקשרים לאחר מכן למימן לרצף אחר "משלים חוזר", אשר לכל נוקלאוטיד ברצף הראשון יש & quotC & quot עבור כל G, & quotA & quot עבור כל T, & quotG & quot עבור כל C ו- a & quotT & quot עבור כל A. דרך אחת לייצג זאת תהיה כדלקמן:

היכן | מייצג קשר מימן בין שני גדלי ה- DNA בכל נוקלאוטיד. אולם ל- DNA חד גדילי לא יהיו קשרים H או רצף המשלים (התחתון).

בסך הכל, זה מה שמשתמע מ- DNA & quotsequence & quot, אם כי בדרך כלל אנו כותבים רק GATTACA לשם הפשטות.

המשמעות של הציטוט שלך היא של- GATTACA יכולה להיות התנהגות שונה בג'ל פוליאקרילאמיד מאשר GGGGGGG או ATATATA או CCGGCCG, או כל מספר אחר של פולימרים מסוג 7-נוקלאוטיד DNA. זה קשור לצורה של הנוקלאוטידים השונים, שלכל אחד מהם מבנה כימי מובהק:

חלק מהנוקלאוטידים מאלצים את מולקולת הפולימר ה- DNA ללבוש צורות שונות, או להיות נוקשה יותר או גמיש יותר, בשל צורתם הכימית הבסיסית.

ג'ל פוליאקרילאמיד הוא בעצם סבך גדול של מולקולות וקשרים של פוליאקרילאמיד. אז תחשבו על DNA שזז דרכו כמו ניסיון לגרור חבל ביער. חבל ארוך מאוד יסתבך יותר מאשר קצר וייקח יותר מאמץ/זמן לחתוך בין העצים. עם זאת, חבל באורך זהה בעל מבנה שונה (אולי יש בו הרבה קשרים, או שהוא נוקשה ולא גמיש) עשוי להיות גם קשה יותר למשוך ביער, למרות שזה לא עוד.


BiobakeryUtils.jl

חבילה נלווית ל- Microbiome.jl לעבודה עם משפחת הכלים החישוביים של Biobakery

XAM.jl

ניתוח ועיבוד קבצים בפורמט SAM ו- BAM

BioGenerics.jl

שיטות, סוגים ומודולים כלליים למערכת האקולוגית של BioJulia.

Indexes.jl

GFF3.jl

GenomicFeatures.jl

כלים לתכונות גנומיות אצל ג'וליה.

BioSequences.jl

רצפים ביולוגיים לשפת ג'וליה

BGZFStreams.jl

BED.jl

FASTX.jl

ניתוח ועיבוד קבצים מעוצבים של FASTA ו- FASTQ של רצפים ביולוגיים.

PopGen.jl

גנטיקה של אוכלוסיה ביוליה

BioStructures.jl

חבילת ג'וליה לקריאה, כתיבה וטיפול במבנים מקרו -מולקולריים (במיוחד חלבונים)

BioAlignments.jl

BioSymbols.jl

סוגים פרימיטיביים גרעינים וחומצות אמינו

FMIndexes.jl

אינדקס FM לחיפוש טקסט מלא

GenomicAnnotations.jl

BioFetch.jl

קח בקלות רצפים ביולוגיים ממקורות מקוונים

MMTF.jl

חבילת ג'וליה לניתוח וכתיבת קובץ MMTF

Microbiome.jl

לניתוח נתוני מיקרוביום וקהילה מיקרוביאלית

BioTutorials

מחברות הדרכה של BioJulia

Automa.jl

מחולל קוד ג'וליה לביטויים רגילים

Kmers.jl

בפיתוח: סוגי ושיטות קמר לג'וליה

BioServices.jl

ממשק ג'וליה לממשקי API עבור שירותי אינטרנט שונים הקשורים לביו

PopGen.jl_archive הועבר לארכיון

פונקציות גנטיקה של אוכלוסיות בג'וליה.

KmerAnalysisMakie.jl

Makie מתייחס להדמיה של סוגי ותוצאות KmerAnalysis.

Biojulia.github.io

GeneticVariation.jl

מבני נתונים ואלגוריתמים לעבודה עם וריאציה גנטית

אקדמי-קיקסטארט

צור בקלות אתר יפה באמצעות אקדמי והוגו

KmerAnalysis.jl

אלגוריתמים לספירת K-mer ושירותי ספירת נתונים למסגרת BioJulia

SubstitutionModels.jl

מודלים להחלפת רצף ביולוגי עבור ג'וליה

שפות מובילות

הנושאים הנפוצים ביותר

אֲנָשִׁים

אינך יכול לבצע פעולה זו בשלב זה.

נכנסת באמצעות כרטיסייה או חלון אחר. טען מחדש כדי לרענן את ההפעלה. יצאת בכרטיסייה או בחלון אחר. טען מחדש כדי לרענן את ההפעלה.


צפו בסרטון: ביולוגיה- תורשה מנדלית חלק ב (יָנוּאָר 2022).