Biyologlar - Biyolojiye Gerçekçi Yaklaşım

Biyoinformatik Ders Notları

---

Biyoinformatik Nedir?

* Bilgisayar olmadan işleyip veri toplayamayacağımız işlemlerde kullanmak amacı ile ortaya çıkmıştır. ilk insan genom projesi ile başlamıştır.

Biyoinformatik, biyolojik sorulara cevap verebilmek amacı ile bilgisayarların bilgisayar yazılımlarının ve biyolojik verilerin birleşmesinden oluşan bir daldır.

örneğin 3 milyar nükleotid vardır insan genomunda 3 milyar nükleotid de el ile yazılamayacağından dolayı biyoinformatiğe ihtiyaç duyulmuştur.

* Fakat bilgisayarın hızla gelişmesiyle sadece biyoinformatiğin konuları değil her türlü bilgi bilgisayara işlenir oldu.

** Biyoinformatikten faydalanan bilim dallarını şöyle sıralayabiliriz?
• Moleküler Biyoloji
• Genomik
• Fonksiyonel genomik
• Sistem Biyolojisi
• Protein mühendisliği
• Farmasötik araştırmalar
• Tıp
• Ekoloji/ Populasyon genetiği

* Proteinler neden katlanıyor?

Proteinlerin enzim substart ilişkisinde 3 boyutlu yapıyı gerçekleştirmek için diyebiliriz.

** Biyoinformatiğin işlevsel temelini oluşturan unsurlar nelerdir?

•Bilginin depolanması

•Bilgiye ulaşma

•Bilgiyi analiz etme

* Biyoinformatikte bilgiye veritabanları vasıtasıyla ulaşıyoruz en çok kullanılan ve bizim şimdiye kadar gördüğümüz veri tabanları

NCBI: Genel bir veri tabanı

Pubmed : Tıbbi biyolojik bilimler

OMIM: Genetik temeli oluşturan haritalama ve genetik bilgi

örneğin sigara duyarlılığı 5p15,33

yani okunuşu: 5. kromozomun kısa kolunun 15. bandının 33. alt bandı

23q 12,23

okunuşu 23. kromozomun uzun kolunun 12. bandının 23. alt bandı...

Taxonamy: Tüm sistematiği her türlü ayrıntısına göre inceler.

** Veri tabanı programlarının bilgi kavramı için önemli sayılan özellikleri nelerdir.

1.Gelişen erişim olanaklarının elvermesi ile bilgi bölünmeden ortaklaşa kullanılabilmektedir.

2. Etkileşimli ortamlarda oluştuğu anda bilgisayara aktarılan bilgi sürekli olarak kendiliğinden artmaktadır.

3. Büyük boyutlardaki bilgi içerisinden gerekli olana erişim gibi oldukça önemli bir problemi ortadan kaldırmaktadır.

4. Veriyi işlemek, yeni bilgi oluşturmak, ondan yararlanabilmek veritabanları ile daha kolay hale gelmektedir.

5. Bilginin güncellenmesi, her her zaman en son durumu göstermesi veri tabanlarının önemli bir özelliğidir.

** Veri tabanının sorunları nelerdir?

Vektoriyeldizilerde kirlilik (Yanlış ya da gereksiz veri girişi)

Kalabalık (bir gene ait dizi parçasının biden fazla kez girilmesi)

Aynı gene ait birden fazla EST (Expressedsequencetag)

Bu problemlerin ortadan kalırılmasındagenom projelerinin ileri aşamalarını oluşturan

UNIGENE, VecScreengibi projelerden faydalanılacaktır.

kromozom nedir = DNA nı histon proteinleri etrafında sarılmasıyla, yoğunlaşarak oluşturduğu, canlılarda kalıtımı sağlayan genetik birim.

gen nedir = anlamlı ve foksiyonel proteinler oluşturan DNA dizilerine denir.

genom = Bir organizmadaki DNA'ların tümünü tanımlar.

proteom = Bir organizmadaki proteinleri tümünü tanımlar.

veritabanı nedir = Toplanan bilgileri işleyebilen, istenen sonuçları kolaylıkla hazırlayabilen bilgisayar programıdır.

genomik = Genom ile ilgilenen bilim dalı

proteomik nedir = Proteom ile ilgilenen bilim dalı

** Bilimsel makale nedir ? nasıl basılır ?

Yapılan makalenin uluslar arası A- B- C sınıfına göre bu dergilerde yayınlanması gerekmektedir.

Yayınlanmadan önceki aşamalarda makale yazılır dergiye gönderilir --- Dergide önce editör kontrolünden geçer-- eğer geçerse editör hakem heyetine gönderir-- hakem heyetinden geçerse geçer veya düzeltilip geçer veya geçmez daha sonra uygun bi sayısında full text olarak basılır.

DNA mikroarreyleri, nükleik asitlerin hibridizasyon özelliklerinden faydalanarak farklı tipte doku ya da

hücrelerde genom boyutunda DNA ve ya RNA moleküllerinin varlığı ve miktarını belirlemek için kullanılan bir teknolojidir.

her gen 16-20 oligoniklootit ile ifade edilir

Tam eş (PM) 25 er oligonüklootit ile ifade elilir.

Hatalı eş (MM) oligo: Tam orta noktada yanlış baz taşıyan oligonüklootid.

Oligo çifti: PM-MM çiftleri. Her gen için 16-20 oligo çifti bulunur.

MM oligo dizaynı ile non-spesifik bağlanma miktarının ve arka plan gürültünün ölçülmesi amaçlanmıştır.

DNA microarraylerin üretiminde genelde 3 tip teknoloji kullanılır.

- Fotolitografi

- Mekanik Mikro dağılım

- Ink jets

Temel Kullanım Alanları

- Transkript miktarının tespit edilmesi (gen ekspresyon seviyesi analizi)

- Genotiplendirme (SNP çipleri)

- DNA kopya sayısının belirlenmesi

- mRNA bozunum hızının ölçülmesi

- Protein bağlanma bölgelerinin tanımlanması

- Gen ürünlerinin hücre içi lokalizasyonunun tespit edilmesi

Transkiriptom: bir yada bir grup hücre tarafından üretilen tüm mRNA moleküllerini ya da transkript varlığını ifade eden bir terimdir. her hangi bir organizmanın tüm transkript durumunu ifade etmek için kullanılabileceği gibi, belli bir hücre tipinde belli bir transkript içinde kullanılabilir.

mRNA daki transkript seviyesi

- Bulunduğu gelişim evresi

- Bulunduğu hücre döngüsü

- Hastalık ve sağlık durumlarının genetik seviyedeki etkileri

- Tedaviye ve çevresel etkenlere karşı verilen biyolojik cevap.

Bicroarrey teknolojisinin Transkriptom bilgileri ile

- Kanser araştırmalarında

- İmminolojik araştırmalarda

- Kompleks metobolik araştırmalarda Kullanılır.

**mRNA dan karşılığını alarak DNA nın kodunu çıkartıp oluşturulan DNA ya tanımlayıcı yani cDNA denir. ve mikroarray teknolojisinde kullanılır.

PCR ile çoğaltılmış DNA fragmanları farklı metotlar kullanılarak çip yüzeyi üzerine sabitlenerek yapıştırılır.

** Microarrayda işaretleme yapan boyalar

Cy3 kırmızı ışıma yapar

Cy5 yeşil ışıma yapar.

** Çip/Slayt görüntüleme lazer ile nokta ışıma yapılarak gelen sinyal okunur ve konfokal mikroskop ile görüntülenir.

** Spotlardaki ışımanın şiddetine göre eğer spot yeşil ise yeşil ile işaretlenmiş olan gen diğerine göre fazla eksprese ediliyor demektir. eğer spot kırmızı ise kırmızı ile işaretlenmiş olan gen diğerine göre fazla eksprese ediliyor demektir. eğer spot sarı ise söz konusu gen yada transkript ediliyor anlamına gelir.

** Mikroarrey biyoinformatiği

Teknoloji > Bilgisayar gücü > algoritma > Analiz araçları

Microarray avantajları:

- Aynı anda binlerce genin eksprepyonu hakkında bilgi verir.

- Binlerce nokta kullanılarak tüm genom taraması ile detaylı bir genotiplendirme imkanı sunar.

- Amaca yönelik olarak farklı dizayn edilebilir.

- Laboratuar aşamaları kolay ve hızlıdır.

- Teknolojisi ile gelişimini sağladığı biyoinformatik analiz yöntemlerini kullanarak oldukça fazla miktardaki verileri hızlı ve farklı şekillerde analiz edilir.

Mikroarrey Önemli Noktaları:

- Probun seçilmesi ve hedefin hazırlanması

- Spotlamanın düzgün yapılması

- Yüksek kalite ve saflıkta RNA izolasyonu

- Kaliteli ve sabit işaretleme verimliliği

- Housekeeping genler ile normalizasyona gidilmesi

- Yeteri kadar tekrar kullanılması

** in slico: bilgisayar ortamlarındaki yapılan araştırma yöntemleri demektir.

** Hastalıklar poligeniktir.

** Moleküler tıp açısından 4 ana parametre bizi olduğmuz şey yapmaktadır bunlar:

• DNA düzeyindeki ana genetik dizimiz

• Gen ekspresyonu üzerindeki çevresel etkiler

• Gen ekspresyonunu etkileyebilen olasılık fonksiyonları

• Bireysel hücrelerin genomunu değiştirebilen viral enfeksiyonlar

Biyoinformatik ve Dizi Karşılaştırmaları (BLAST)

** Dizilerin karşılaştırılması bize :

Yeni geninizi daha iyi anlamak için benzer genleri başka türlerde lokalize etme konusunda fayda sağlar.

** 6. slayt 4 sayfadan dizi sorusu çıkabilir arkadaşlar??

** BLAST belirli bir diziyi veritabanandaki diğer diziler ile karşılaştırmak üzere hazırlanmış bir algoritmik veritabanıdır.

** BLAST ile bir uygulama yaptığımızda

- Hangi bakteri türünde amino asit dizisini bildiğim proteine benzer bir protein üretiliyor olabilir.

- Dizinin elde ettiğim DNA nereden geliyor?

- Yapısını yeni belirlediğim proteine benzer proteinleri kodlayan başka genler var mı?

** Benzerliği Belirlemede kullanılan Algoritmalar:

- Needleman- Wunsch: Global hizalama algoritmasıdır.

-Smith Waterman: Needleman a göre daha lokaldir. Maksimum sayıda eşleşme aranır.

-BLAST: bu yöntem ise dizi veritabanından benzer olup aynı zamanda anlamlı olanları bulur.

** En yaygın bulunan 5 BLAST programı vardır?

- BLASTN: nüklotidler içindir.

- BLASTSP, - BLASTX, - TBLASTN, - TBLASTX: protein içindir.

BLAST Analizinin Aşamaları:

• Temel olarak üç aşama vardır: ekim, uzatma, ve değerlendirme.

• Ekim– Eşleşmeye nerden başlanacağının belirlenmesi.

• Uzatma– Ekim noktasından itibaren eşleşmenin uzatılarak ilerlemesi.

• Değerlendirme– Hangi eşleşmelerin istatistiksel olarak anlamlı olduğunun belirlenmesi.

---