Kübra ÖZDEMİR 161104065 4-A 5.BÖLÜM BİYOİNFORMATİK

BİYOİNFORMATİK

Bu bölümde; Biyoinformatiğin tanımı Amacı Tarihi Çalışma alanları Veri bankaları hakkında bilgiler verilecektir.

Günümüzde en popüler akademik ve endüstriyel sektörlerin başında gelmekte olan biyoinformatik, İnsan Genom Projesi ile birlikte doğadaki diğer canlıları derinlemesine inceleme ve büyük miktarlarda veriyi bilgisayarlarda tutma yaklaşımıdır. Biyoinformatik teknikler biyolojik moleküllerin dizilimlerinin oluşturulması, üç boyutlu yapıların tasarlanması, verilerin analizi, depolanması, bilgilerin paylaşıma sunulması için bilgisayar ile otomize edilmiş olarak kullanılmaktadır.

Biyoinformatik nedir? Biyoinformatik kabaca söyleyecek olursak biyolojik bilginin bilgisayar yardımı ile incelenmesi ve işlenmesidir. İnterdisipliner bir bilim olan biyoinformatik, biyolojik veriyi depolama teknikleri ve depodan bulma teknikleri geliştirir, düzenler ve analiz eder. Biyoinformatik bilimi biyoloji biliminin yanı sıra, bilgisayar mühendisliği ve istatistiği de kullanır. Bu sebepten biyoinformatikçilerin en az bir programlama dili bilmeleri beklenir.

Biyoinformatiğin Amaçları Bilimsel verileri organize etmek Verilerin analiz edilmesine yardımcı olacak araçlar ve kaynaklar geliştirmek Biyolojik çalışma sonuçlarını yorumlamak ve bilgiyi analiz etmek için geliştirilen araçları kullanmak

Biyoinformatiğin Tarihçesi ilk biyolojik veritabanı - Protein Identification Resource Margaret Dayhoff tarafından 1972’de kuruldu. Dayhoff ve arkadaşları protein ailelerini organize ettiler. Protein dizilerinin karşılaştırılması fikri doğdu. Şu an iki büyük protein bankası var : SwissProt, PIR International…. İlk DNA veritabanı 1979’da kuruldu. Şu an çok sayıda veritabanı var: GenBank, EMBL, DDBJ…….

Biyoinformatiğin Başlıca Çalışma Alanları Bir organizmanın DNA’sının incelenmesiyle ortaya çıkan özelliklerden, aynı organizma türünün oluşturduğu toplulukların karakteristik özelliklerine kadar olan ‘genetik bilgi akışı’dır. Biyolojik olayların gözlenmesiyle elde edilen bilgilerin yeni deneyler ile test edilerek gelen ‘deneysel bilgi akışı’dır.

Genler ve proteinler için sekans analizi araştırmaları Gen ekspresyonu analizi çalışmaları Protein ekspresyonu analizi çalışmaları Protein yapılarının tahmin edilmesi araştırmaları Protein Docking (Doklama) Karşılaştırmalı genomik araştırmalar Evrim araştırmaları Genom anlamlandırması Regülasyon analizi Kanserde mutasyon analizi araştırmaları Biyolojik sistemlerin modellenmesi

Biyolojik veri bankası nedir? Moleküler biyoloji, biyoinformatik vb. alanlarda her gün yüzlerce çalışmanın sonucu yayınlanmaktadır. Elde edilen muazzam bilginin organize edilmesi ,genetik devrim olarak adlandırdığımız şu dönemde önemli bir çalışma alanı olarak ortaya çıkmıştır. Böylece bilgisayar uygulamalarının biyoloji alanında kullanılması kaçınılmaz hale gelmiş ve veri bankaları oluşturulmaya başlanmıştır. Günümüzde en çok kullanılan nükleotid ve protein veri bankalarından bazıları; Ensembl Genom Veri Bankası NCBI (National Center for Biotechnology Information) Genom Veri Bankası Gene Ontology (GO) Veri Bankası PIR (Protein Information Resource) Veri Bankası

Metodolojik Çalışmalar DNA dizileme çalışmaları Protein dizi çalışmaları Makromoleküllerin yapılarının üç boyutlu dizilimleri Küçük moleküllerin ligandlarla ilişkilerinin araştılırılması Biyolojik bilginin paylaşımının kolaylaştırılması Bilgisayar ile otomize edilmiş veri analizi Etkileşimde bulunan gen ürünleri için veritabanları oluşturulması Biyolojik faaliyet süreçlerinin simülasyonu Büyük çaplı projelerden çıkan sonuçların değerlendirilmesi (genom projeleri)

Biyolojik çalışmalar Protein yapı ve fonksiyonunun belirlenmesi Her hangi bir biyolojik fonksiyonu artıran veya azaltan moleküllerin tasarlanması Karmaşık genetik fonksiyon veya regülasyonun tanımlanması Tıbbi ya da endüstriyel amaçlı yeni makro moleküller üretmek Genetik faktörlerin hastalık yatkınlığına etkilerinin ortaya çıkarmak Genetik bilgi: DNA protein

Ensembl Genom Veri Bankası https://www.ensembl.org/index.html Genetik alanında çalışan bilim insanları tarafından yoğun bir şkilde kullanılan oldukça kapsamlı bir veri bankasıdır. 24 saat boyunca dünyanın herhangi bir bölgesinden gelen yeni dizi bilgileri her üç veri bankasından da aynı anda otomatik olarak güncellenmektedir.

Search Ensembl Ana sayfanın üst kısmında yer alan bu opsiyon ile Ensembl’da bulunan canlı türlerinin, herhangi bir gen ya da kromozomu araştırabilir. Bunun için ya üç anahtar sözcükten oluşan kelime grubu, örneğin ‘’Human HER2 gene’’ ya da araştırılmak istenen canlı türü seçilir. Search For a DNA or Protein Sequence Ensembl ana sayfasında bulunan bu opsiyon ile BLAST analizi yapılmaktadır. Mine Ensembl with Biomart Ensembl ana sayfasında bulunan bu araç ile ilgilendiğimiz kromozom ya da genomik bölgenin sınırlarını, ilgili butonları kullanarak kendimiz belirleriz. Bu şekilde istediğimiz bilgilerle ilgili daha detaylı veriler elde edebiliriz.

NCBI (National Center for Biotechnology Information) NCBI (National Center for Biotechnology Information) .Genom Veri Bankası (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/) NCBI veri bankası 4 Kasım 1988 tarihinde National Institutes of Health (NIH)’a bağlı olan National Library of Medinice (NLM)’nin bir parçası olarak kurulmuştur. NCBI herkese açık çok geniş bir veri bankasıdır. NIH NCBI ile sunmuş olduğu birleşik araştırma bileşenleri ve herkese açık, çok geniş veri bankası tabanı sayesinde dünyadaki en kapsamlı biyomedikal araştırmalar kurumu özelliği kazanmıştır.

NCBI’da bulunan başlıca veri bankaları ve biyoinformatik araçlar aşağıdaki gibi sıralanabilir. Literatür veri bankası DNA ve RNA veri bankası Protein veri bankası Sekans analiz araçları Genler ve Ekspresyon veri bankası Genom veri bankası Genom haritaları ve markırları Moleküllerin 3 D yapıları ve domainleri Genetik ve tıp kaynakları Taksonomi veri bankası Data software araçları NCBI eğitim kaynakları Homoloji veri bankası Küçük moleküller veri bankası Varyasyon veri bankası

Prokaryotik genomlarda genler nasıl bulunur ? İçsel bilgi: Transkripsiyon sinyalleri kodon kullanımı GC – içeriği Dışsal bilgi: Bilinen proteinlere benzerlik

Ökaryotik genomlarda genler nasıl bulunur? Bazı problemler: Genomun kompleksliği organizmanın kompleksliği ile orantılıdır 1-2 % kodlama yapan bölge Intron – exon yapıları Alternatif kırpılma (bütün genlerin ~30%) Pseudogenler

Bir protein veri tabanında ki minimal içerik diziler !! Accession number (AC) Taxonomik bilgi Referanslar Annotasyon Keywordler Dokumantasyon

SORULAR

Mine Ensembl with Biomart sayfadaki arama motorudur. (Y) -Doğru / Yanlış- 2001 yılında insan genomunun 3000Mb dizi analizi yapılmaya başlanmıştır. (D) Mine Ensembl with Biomart sayfadaki arama motorudur. (Y) -Boşluk Doldurma- Günümüzde en popüler akademik ve endüstriyel sektörlerin başında gelmekte olan ………………. İnsan Genom Projesi ile birlikte doğadaki diğer canlıları derinlemesine inceleme ve büyük miktarlarda veriyi bilgisayarlarda tutma yaklaşımıdır. (biyoinformatik) Biyolojik olayların gözlenmesiyle elde edilen bilgilerin yeni deneyler ile test edilerek gelen ……………………….. dır. (deneysel bilgi akışı) Bir organizmanın DNA’sının incelenmesiyle ortaya çıkan özelliklerden, aynı organizma türünün oluşturduğu toplulukların karakteristik özelliklerine kadar olan ……………… dır. (genetik bilgi akışı)

-Klasik Sorular- Biyoinformatik nedir? Biyoinformatik kabaca söyleyecek olursak biyolojik bilginin bilgisayar yardımı ile incelenmesi ve işlenmesidir. İnterdisipliner bir bilim olan biyoinformatik, biyolojik veriyi depolama teknikleri ve depodan bulma teknikleri geliştirir, düzenler ve analiz eder. Biyoinformatiğin amaçları nelerdir? Yazınız. Bilimsel verileri organize etmek Verilerin analiz edilmesine yardımcı olacak araçlar ve kaynaklar geliştirmek. Biyolojik çalışma sonuçlarını yorumlamak ve bilgiyi analiz etmek için geliştirilen araçları kullanmak