Biyologlar - Biyolojiye Gerçekçi Yaklaşım

Biyoinformatik ve dna dizi analizi

---

DNA dizi analizi

Dizi analizinde homoloji (benzerlik) araştırması; yeni bulunan bir dizinin bilinen tüm diğer dizilerle karşılaştırılması ve bunun sonucunda benzerlerdeki veritabanında ya da literatürde tanımlanmış bazı biyolojik işlevlerin yeni bulunan diziye yakıştırılması olarak tanımlanabilir. Bu yöntemi, genomik DNA içinden hızla ekson bulma çabasında olan pozisyonel klonlama yapan araştırma grupları tercih ederler. Bu yöntemle, dizi; benzerlikler ve protein kodlama potansiyeli yönünden araştırılarak genler belirlenir. Ve gendeki mutasyonlar ortaya konulur.

İntrinsik dizi özelliklerinin araştırılması yaklaşımı ise en çok öncelikli hedefi genom dizilerini belirlemek ve üstüste çakışan dizileri (contig) birleştirmek olan dizi analizcileri tarafından kullanılır. Amaç çakışan dizilerin birleştirilmesiyle tüm gen yapısının modellenmesidir. Çoğu zaman her iki yaklaşım birlikte kullanılır.

Benzerlik analizinde veritabanı araştırmaları ve dizi sıralamaları yapılırken, intrinsik analizde istatiksel özelliklerden yararlanarak eksonların belirlenmesinden protein yapısının ortaya konmasının ilk aşamalarına kadar geniş yelpazede bulgular elde edilir.

Dizi bilgileri veritabanlarında iki formda bulunur

Bunlardan birincisi; yazarlar/diziyi veritabanına ilk işleyenler, kaynak gösterimleri, biyolojik atıflar ve dizinin kendisiyle; intronlar, eksonlar, başlangıç ve bitiş kodonları vb bilgiyi içeren bir tablodan oluşan tam bilgi

İkincisi ise; hızlı benzerlik araştırmaları için kullanılan ve sadece diziyi içeren FASTA formatıdır. Accession (ulaşma) numaraları, herbir diziyi belirleyen özgün kimliklerdir ve dizi veritabanına ilk kez girildiğinde verilir.

Dizi bilgileri, patent ofisleri gibi çeşitli kaynaklardan veritabanına ulaştığından, örneğin, NCBI; non redundant (yinelenmeyen) nr (nükleotid/protein) verikümeleri oluşturmaktadır.

BLAST program ailesi

Veritabanlarında araştırma yapabilmek için tasarlanmış pekçok bilgisayar programı vardır. Bunlardan birisi de BLAST (Basic Local Aligment Search Tool) programıdır. Veritabanında homoloji araştırması için öncelikle uygun BLAST programının seçilmesi gerekir.

BLASTN bir nükleotid dizisi ile komplementer diziyi ele alarak nükleotid dizisi veritabanlarıyla karşılaştırır. Hız amacıyla tasarlanmıştır. Yüksek duyarlılık aranan durumlar için uygun değildir. BLASTN ve BALSTX; EST verilerinin analizi, ekson yakalama yöntemi ve genomik dizi örneklemlerinin incelenmesinde kulanılır.

NCBI’nın sunduğu diğer bir servis ENTREZ servisidir. ENTREZ servisinin en önemli özelliği veritabanları arasında çapraz gezinme olanağı sunmasıdır.

Örneğin, bir dizi için BLAST araştırması yaptıktan sonra, ilgili gen ile ilgili literatür bilgileri MEDLINE’dan elde edilebilir. Daha sonra ilgili grafik programlarının yüklenmesi sonrasında protein yapısıyla ilgili veritabanları kullanılarak, proteinin iki veya üç boyutlu yapısı izlenebilir. Protein dizilerindeki işlevsel motifleri araştırmak amacıyla kullanılan bazı veritabanları ise PROSITE ve BLOCKS’tur.

NCBI’nin bir başka alt hizmeti olan OMIM, genler ve genetik hastalıklarla ilgili ayrıntılı biyoteknolojik ve tıbbi bilgilerin bulunduğu servistir. Bu servis altında pekçok gende bugüne kadar tanımlanmış mutasyonlar ve ilgili klinik ilişkiler özetlendiğinden çok yararlıdır.

Mikroarraylerle genomik yaklaşımlarda en kapsamlı proje ABD Ulusal İnsan Genom Araştırmaları Enstitüsünün Microarray projesidir (µAP). Microarray bulgularının yorumu da diğer yüksek çıktılı (highthroughput) genomik teknikler gibi biyoinformatik yöntemlerin kullanımına ihtiyaç yaratmıştır.

Biyoinformatik Türkiye’de de yeni bir daldır. TUBITAK bünyesinde, Marmara Araştırma Merkezi (MAM) Gen Mühendisliği ve Biyoteknoloji Araştırma Enstitüsü diğer kuruluşlar ve uluslararası kuruluşlar arasında köprü görevi görerek ülkemizde biyoteknoloji alanında bir sanayi oluşmasına ve genişlemesine yardımcı olmaktadır.

---