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Prof. Dr. Francisco Prosdocimi
Bancos de dados Prof. Dr. Francisco Prosdocimi
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Conceitos importantes
Relational database Conceitos importantes Banco de dados Tabela Campos Relações Chave-primária
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A linguagem SQL Outra linguagem?
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Criando uma tabela e definindo campos
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A magia do comando SELECT
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A cláusula WHERE
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mysql> select * from bovEST_BLAST where (similarity > 70 and e_value < 1e-20) order by similarity DESC limit 40; | q_id | s_id | similarity | ali_length | mismatches | gap_openings | q_init | q_end | s_init | s_end | e_value | score | | RE087RA01.esd | Chr18 | | | | | | | | | 3e-172 | | | RE087RA01.esd | Chr18 | | | | | | | | | 3e-33 | | | RE087RA01.esd | Chr18 | | | | | | | | | 1e-29 | | | RE087RB10.esd | Chr5 | | | | | | | | | 3e-95 | | | RE087RB10.esd | Chr5 | | | | | | | | | 7e-68 | | | RE087RC01.esd | Chr3 | | | | | | | | | 9e-96 | | | RE087RC02.esd | Chr10 | | | | | | | | | 2e-63 | | | RE087RC02.esd | Chr10 | | | | | | | | | 8e-51 | | | RE087RC02.esd | Chr10 | | | | | | | | | 1e-43 | | | RE087RC03.esd | Chr10 | | | | | | | | | 2e-54 | | | RE087RC03.esd | Chr10 | | | | | | | | | 7e-51 | | | RE087RC03.esd | Chr10 | | | | | | | | | 1e-43 | | | RE087RC05.esd | Chr5 | | | | | | | | | 9e-83 | | | RE087RC05.esd | Chr5 | | | | | | | | | 1e-69 | | | RE087RC05.esd | Chr5 | | | | | | | | | 2e-28 | | | RE087RC06.esd | Chr5 | | | | | | | | | 6e-90 | | | RE087RC06.esd | Chr5 | | | | | | | | | 3e-70 | | | RE087RC08.esd | Chr19 | | | | | | | | | | | | RE087RC10.esd | Chr14 | | | | | | | | | 6e-50 | | | RE087RC10.esd | Chr11 | | | | | | | | | 6e-50 | | | RE087RC11.esd | Chr7 | | | | | | | | | 6e-43 | | | RE087RD01.esd | Chr14 | | | | | | | | | 6e-50 | | | RE087RD01.esd | Chr11 | | | | | | | | | 6e-50 | | | RE087RD04.esd | Chr8 | | | | | | | | | 1e-106 | | | RE087RD05.esd | Chr7 | | | | | | | | | 8e-43 | | | RE087RD07.esd | Chr14 | | | | | | | | | 3e-119 | | | RE087RD07.esd | Chr14 | | | | | | | | | 9e-49 | | | RE087RD07.esd | Chr14 | | | | | | | | | 3e-33 | | | RE087RE01.esd | Chr13 | | | | | | | | | 3e-172 | | | RE087RE02.esd | Chr19 | | | | | | | | | 4e-63 | | | RE087RE02.esd | Chr19 | | | | | | | | | 2e-25 | | | RE087RE05.esd | Chr2 | | | | | | | | | 3e-132 | | | RE087RE05.esd | Chr2 | | | | | | | | | 1e-35 | | | RE087RE09.esd | Chr19 | | | | | | | | | 1e-51 | | | RE087RF01.esd | Chr3 | | | | | | | | | 7e-105 | | | RE087RF01.esd | Chr3 | | | | | | | | | 6e-96 | | | RE087RF01.esd | Chr3 | | | | | | | | | 2e-59 | | | RE087RF01.esd | Chr3 | | | | | | | | | 1e-32 | | | RE087RF02.esd | Chr5 | | | | | | | | | 7e-68 | | | RE087RF02.esd | Chr5 | | | | | | | | | 2e-52 | | 40 rows in set (14.36 sec)
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Bancos de dados Biológicos
Prof. Dr. Francisco Prosdocimi
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Bancos de dados Servem para organizar a informação biológica e disponibilizá-la de maneira simples aos pesquisadores Bancos mais comuns Sequência, estrutura, protein-protein interaction, domínios, assinaturas, famílias gênicas, evolutivos, paper-específicos
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Conceitos básicos O conceito de curadoria de sequências
Bancos de dados primários Genbank, PDB, EMBL Bancos de dados secundários Swissprot, RefSeq, COG, KEGG
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National Center for Biotechnology Information
O NCBI fornece acesso a genomas completos de mais de organismos. Genomas significam tanto sequências completas de organismos quanto os que estão em processo de sequenciamento.
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Os bancos de dados do NCBI
PubMed GenBank GenPept Genome dbGSS dbEST dbSNP
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GenBank Genbank, ddBJ, EMBL Identificadores Formatos
gI, accession number Formatos FASTA, GenBank >gi| |ref|NM_ | Homo sapiens tumor protein p53 (TP53), transcript variant 1, mRNA GATTGGGGTTTTCCCCTCCCATGTGCTCAAGACTGGCGCTAAAAGTTTTGAGCTTCTCAAAAGTCTAGAGCCACCGTCCAGGGAGCAGGTAGCTGCTGGGCTCCGGGGACACTTTGCGTTCGGGCTGGGAGCGTGCTTTCCACGACGGTGACACGCTTCCCTGGATTGGCAGCCAGACTGCCTTCCGGGTCACTGCCATGGAGGAGCCGCAGTCAGATCCTAGCGTCGAGCCCCCTCTGAGTCAGGAAACATTTTCAGACCTATGGAAACTACTTCCTGAAAACAACGTTCTGTCCCCCTTGCCGTCCCAAGCAATGGATGATTTGATGCTGTCCCCGGACGATATTGAACAATGGTTCACTGAAGACCCAGGTCCAGATGAAGCTCCCAG(...)
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Taxonomy Permite verificar o número de sequências de nucleotídeos, proteínas e genomas de espécies Contém a classificação taxonômica completa das espécies Incluindo categorias não-lineanas
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BLAST databases Peptide Sequence Databases
Nr: All non-redundant GenBank CDS translations + RefSeq Proteins + PDB + SwissProt + PIR + PRF Refseq: RefSeq protein sequences from NCBI's Reference Sequence Project. Swissprot: Last major release of the SWISS-PROT protein sequence database (no updates). Pat: Proteins from the Patent division of GenPept. Pdb: Sequences derived from the 3-dimensional structure from Brookhaven Protein Data Bank. Month: All new or revised GenBank CDS translation+PDB+SwissProt+PIR+PRF released in the last 30 days. env_nr: Protein sequences from environmental samples. Nucleotide Sequence Databases Nr: All GenBank + RefSeq Nucleotides + EMBL + DDBJ + PDB sequences (excluding HTGS0,1,2, EST, GSS, STS, PAT, WGS). No longer "non-redundant". refseq_rna, refseq_genomic Est: Database of GenBank + EMBL + DDBJ sequences from EST Divisions est_human, est_mouse, est_others gss: Genome Survey Sequence, includes single-pass genomic data, exon-trapped sequences, and Alu PCR sequences. Pat: Nucleotides from the Patent division of GenBank. Month: All new or revised GenBank + EMBL + DDBJ + PDB sequences released in the last 30 days. Dbsts: Database of GenBank+EMBL+DDBJ sequences from STS Divisions . Chromosome: A database with complete genomes and chromosomes from the NCBI Reference Sequence project.. Wgs: A database for whole genome shotgun sequence entries. env_nt: Nucleotide sequences from environmental samples, including those from Sargasso Sea and Mine Drainage projects.
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Trace Archive Contém os dados brutos de sequenciamento para diversas espécies O pesquisador pode fazer o download e realizar o base-calling da maneira como preferir Arquivos pesados (dados brutos) Obsoleto... short read archive
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RefSeq Banco de dados de sequências de referência para genomas
Apresenta uma única cópia para cada gene no genoma É o verdadeiro NR Dividido em genoma, cDNA e proteína (NC, NM e NP) Contém sequências de splicing alternativo
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Níveis de curadoria RefSeq
Predita: automática cDNA com ORF sem função descrita Provisória: manual proteína com função conhecida ou inferida o melhor representante do GenBank, mais anotado Revisada: manual compilação sobre o gene e seus transcritos sequência, propriedades, nomenclatura, referências, retirada de vetor, adição de UTRs, domínios conservados, descrição da função do gene, links
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dbEST Contém sequências de ESTs (e ORestes) de diversos organismos
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dbGSS Contém sequências genômicas single-passed para diversos organismos
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UniGene Contém clusters de ESTs formados a partir de similaridades usando o algoritmo megaBLAST Reúne variantes de splicing no mesmo identificador Cataloga variantes de splicing por tecido
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UniGene Organização das sequências do GenBank em um conjunto de aglomerados Cada aglomerado do UniGene contém as sequências que representam um gene único E também informações relacionadas, como em que tecidos o gene é expresso, etc. E também onde está mapeado
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MegaBLAST gera o UniGene
Todas ESTs contra todas Detecção de homologia > 96% de identidade > 70% do potencial Aglomerar
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GEO database Contém dados de experimentos de microarray
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COG Cluster of Orthologous Groups
66 genomas bacterianos Best Hits cruzados entre 3 organismos Genes bacterianos agrupados por função biológica KOG, eucariotos
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CDD, conserved domains Banco de dados de domínios NCBI-curated domains
Baseado nas bases de dados: Pfam, SMART, COG, PRK, TIGRFAM Permite mostrar a arquitetura de domínios de uma sequência quando o usuário faz um BLAST Utiliza o RPS-blast
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Go to => NCBI
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Outros serviços NCBI Serviços educacionais NCBI Handbook ORF finder
NCBI Handbook ORF finder Muito mais... Coffe break
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SwissPROT Banco de dados de sequências de proteínas mais curado e mais utilizado no mundo Europeus não usam NCBI
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TrEMBL Complemento não anotado ao SwissPROT Não houve curadoria manual
Anotação automática
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Famílias protéicas A maioria das proteínas pode ser agrupada em famílias com base na similaridade entre suas sequências Similaridade intra-espécies Evidência de ancestralidade comum Proteínas da mesma família costumam ter funções moleculares e biológicas semelhantes → inferência biológica Inferência de função Similaridade de sequência Análise filogenética
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Famílias e alinhamento
Dickkopf N-terminal domain Colipase Colipase C-terminal domain Pfam : dkk1 dkk2 dkk3 Prokinecitin/ Intestinal toxin Lipase protein cofactor
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Assinaturas ou domínios protéicos
Obtidos através da análise de regiões que se mantém constantes em grupos de sequências similares alinhadas Distingue membros de famílias dos não-membros Auxilia a atribuição de funcionalidades moleculares e biológicas
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Identificação de famílias por expressões regulares
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Montando uma expressão regular
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Expressão regular
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Expressão regular para a família
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Uso de expressões regulares
Identificação de padrões de famílias Identificação de promotores, sítios para a ligação do ribossomo (consenso de kosak) Problemas Pequenas diferenças em um membro da família pode retirá-lo do grupo Lembrete: a vida não apresenta regras rígidas Programas com base estatística ou baseados em inteligência artificial
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Prosite
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Prosite INFO
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Prosite INFO
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pFAM Cadeias de Markov: não se acessa o estado, porém um observação probabilística do estado
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Bancos de dados de domínios
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InterPRO
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KEGG Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes
Permite anotar a presença de enzimas e completar vias bioquímicas Visão integrada do metabolismo
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KEGG pathways Enzimas/proteínas encontradas são marcadas em verde
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Gene Ontology Primeira ontologia criada em biologia molecular, 2000
Consórcio para a padronização da anotação gênica Vocabulário padrão para a descrição de genes em três categorias Processo biológico Função molecular Localização celular Human, mouse, worm, fly, etc...
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Processo biológico
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Função molecular
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Localização Celular
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Além do Gene Ontology OBO foundry: The open biomedical ontologies
Anatomy ontologies
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BaliBASE Banco de dados de alinhamentos múltiplos Curado manualmente
Visão integrada do metabolismo
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Proteômica Swiss-2D-page Banco de dados de géis bidimensionais
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Codon Usage DB Preferência em códons sinônimos
Utilização preferencial de certos códons por aminoácidos Diferença por organismo/organela
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Lembrete Muitos bancos de dados estão disponíveis para FTP
Faça o download e instale na sua máquina Bancos de dados locais e pesquisa-específicos ajudam no desenvolvimento e análise de dados Instale no MySQL mais próximo Monte suas tabelas e faça seus selects! PERL + SQL (a biblioteca DBI)
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Conclusões Há bancos de dados em bioinformática para praticamente qualquer tipo de abordagem em biologia molecular Stein, 2009 O papel central da bioinformática na pesquisa genômica moderna NAR, duas edições por ano É preciso conhecer os serviços, mais cedo ou mais tarde, você pode precisar
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