ANALIZA DE SIMILARITATE. ¢§3.1. S C (DEFINI IE & M identic la amfibieni ¥i mamifere dar diferit fa¥£¤’

  • View
    0

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of ANALIZA DE SIMILARITATE. ¢§3.1. S C (DEFINI IE & M identic la amfibieni ¥i...

  • BIOLOGIE COMPUTAŢIONALĂ ANALIZA DE SIMILARITATE. §3.1. SIMILARITATE CALITATIVĂ (DEFINIŢIE & MĂSURI DE SIMILARITATE)

    Sorana D. BOLBOACĂ

  • BBIOLOGIE IOLOGIE CCOMPUTAOMPUTAŢŢIONALIONALĂ Ă –– BBIODIVERSITATE &IODIVERSITATE & BBIOCONSERVARE IOCONSERVARE –– CCURS URS 88

    2 Despre …

    SIMILARITATE: DEFINIŢIE SIMILARITATE SAU OMOLOGIE METODE DE CALCUL A SIMILARITĂŢII MATRICEA DE SIMILARITATE

  • BBIOLOGIE IOLOGIE CCOMPUTAOMPUTAŢŢIONALIONALĂ Ă –– BBIODIVERSITATE &IODIVERSITATE & BBIOCONSERVARE IOCONSERVARE –– CCURS URS 88

    SIMILARITATE: DEFINIŢIE

    Similar = analog, apropiat, asemănător, asemenea, corespondent, înrudit, (înv.) asemănat, podobnic, semănător = de aceeaşi natură, de acelaşi fel; asemănător, analog

  • BBIOLOGIE IOLOGIE CCOMPUTAOMPUTAŢŢIONALIONALĂ Ă –– BBIODIVERSITATE &IODIVERSITATE & BBIOCONSERVARE IOCONSERVARE –– CCURS URS 88

    SIMILARITATE: DE CE?

    Punct de plecare pentru determinarea şi înţelegerea funcţiei proteinei (similaritate structurală şi topologică a proteinelor) Punct de plecare pentru identifiarea de noi compuşi biologic activi (ex. compuşi chimici cu acţiune bactericidă, erbicidă, terapeutică, etc.)

  • BBIOLOGIE IOLOGIE CCOMPUTAOMPUTAŢŢIONALIONALĂ Ă –– BBIODIVERSITATE &IODIVERSITATE & BBIOCONSERVARE IOCONSERVARE –– CCURS URS 88

    SIMILARITATE SAU OMOLOGIE

    Similaritate ≠ Omologie 25% similaritate = ≥ 100 AA – o evidenţă puternică a omologiei Omologia = descendent al unui strămoş comun

    Structură 3D comună Frecvent aceeaşi funcţie Omologia e “totul sau nimic”

  • BBIOLOGIE IOLOGIE CCOMPUTAOMPUTAŢŢIONALIONALĂ Ă –– BBIODIVERSITATE &IODIVERSITATE & BBIOCONSERVARE IOCONSERVARE –– CCURS URS 88

    RICHARD OWEN (1804-1892)

  • BBIOLOGIE IOLOGIE CCOMPUTAOMPUTAŢŢIONALIONALĂ Ă –– BBIODIVERSITATE &IODIVERSITATE & BBIOCONSERVARE IOCONSERVARE –– CCURS URS 88

    OMOLOGIE

    Caracter omolog = caracteristică a organismelor derivate dintr-un strămoş comun. Owen (1847): corespondenţă structurală (similaritate a caracteristicilor datorită înrudirii) Un caracter omolog poate fi:

    Homoplazic: a evoluat independent dar din aceeaşi sursă ancestrală. Plesiomorfic: prezent la nivelul unei surse ancestrale comune dar care s-a pierdut la nivelul unor descendenţi (urmaşi). (sin)apomorfic: prezent la nivelul unei surse ancestrale comune şi respectiv la nivelul tuturor descendenţilor (urmaşilor).

  • BBIOLOGIE IOLOGIE CCOMPUTAOMPUTAŢŢIONALIONALĂ Ă –– BBIODIVERSITATE &IODIVERSITATE & BBIOCONSERVARE IOCONSERVARE –– CCURS URS 88

    OMOLOGIE: EXEMPLU Frunzele au diferite forme şi funcţii dar au structură omoloagă, derivată dintr-o sursă ancestrală comună

  • BBIOLOGIE IOLOGIE CCOMPUTAOMPUTAŢŢIONALIONALĂ Ă –– BBIODIVERSITATE &IODIVERSITATE & BBIOCONSERVARE IOCONSERVARE –– CCURS URS 88

    OMOLOGIE: EXEMPLU Omologie anatomică:

    Aceeaşi structură de bază Aceeaşi relaţie cu alte părţi ale corpului Dezvoltare similară la nivelul embrionului

  • BBIOLOGIE IOLOGIE CCOMPUTAOMPUTAŢŢIONALIONALĂ Ă –– BBIODIVERSITATE &IODIVERSITATE & BBIOCONSERVARE IOCONSERVARE –– CCURS URS 88

    OMOLOGIE: EXEMPLU

    Globine umane

    Sursa:http://books.google.ro/books?id=Emr0ZABQUAIC&pg=PA50&lpg=PA50&dq=hemoglobin+ho mology+comparison&source=bl&ots=wM0DKEBJro&sig=o9LhrlfxCKleWliiWkmBPV3u1A0&hl=ro &ei=5jwoTa3jB4is8gOItdClAg&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=8&ved=0CFAQ6AEwBzg K#v=onepage&q=hemoglobin%20homology%20comparison&f=false

  • BBIOLOGIE IOLOGIE CCOMPUTAOMPUTAŢŢIONALIONALĂ Ă –– BBIODIVERSITATE &IODIVERSITATE & BBIOCONSERVARE IOCONSERVARE –– CCURS URS 88

    OMOLOGIE: EXEMPLU

    Lanţul beta al hemoglobinei umane diferă cu numărul specificat de aminoacizi pentru speciile:

  • BBIOLOGIE IOLOGIE CCOMPUTAOMPUTAŢŢIONALIONALĂ Ă –– BBIODIVERSITATE &IODIVERSITATE & BBIOCONSERVARE IOCONSERVARE –– CCURS URS 88

    OMOLOGIE: EXEMPLU

    Zuckerkandl E., L. Pauling. Evolutionary Divergence and Convergence in Proteins, in Evolving Genes and Proteins, eds. V. Bryson and H. Vogel (New York: Academic Press, 1965). pp. 97- 166.

  • BBIOLOGIE IOLOGIE CCOMPUTAOMPUTAŢŢIONALIONALĂ Ă –– BBIODIVERSITATE &IODIVERSITATE & BBIOCONSERVARE IOCONSERVARE –– CCURS URS 88

    OMOLOGIE: SECVENŢE GENETICE

    Secvenţele omoloage se mai numesc şi secvenţe conservate. Omologia în structura secvenţelor de aminoacizi sau baze purinice şi piridimidinice se face pe baza similarităţii secvenţelor. Similaritatea secvenţelor poate însă să apară şi în absenţa unui strămoş comun: similaritatea secvenţelor scurte poate să apară datorită şansei, secvenţele pot fi similare deoarece au fost selectate pentru a se lega de o anumită proteină (ex. factor de transcripţie). Aceste secvenţe sunt similare dar nu şi omoloage.

  • BBIOLOGIE IOLOGIE CCOMPUTAOMPUTAŢŢIONALIONALĂ Ă –– BBIODIVERSITATE &IODIVERSITATE & BBIOCONSERVARE IOCONSERVARE –– CCURS URS 88

    OMOLOGIE: SECVENŢE GENETICE

    Exprimarea de tipul „procentul omologiei” este incorectă. Pentru a cuantifica similaritatea între secvenţe se utilizează expresii de tipul „procentul de identitate” sau „procentul de similaritate”.

  • BBIOLOGIE IOLOGIE CCOMPUTAOMPUTAŢŢIONALIONALĂ Ă –– BBIODIVERSITATE &IODIVERSITATE & BBIOCONSERVARE IOCONSERVARE –– CCURS URS 88

    OMOLOGIE: DEFINIŢIE

    Omologie: o genă în relaţie cu altă gene, ambele provenind de la o secvenţă ADN ancestrală comună. Speciaţia: originea unei noi specii capabile să trăiască într-o modalitate nouă în comparaţie cu specia din care a luat naştere. Paralogie: gene relaţionate prin duplicaţie într-un genom. În cazul paralogiei funcţia genei evoluează chiar dacă este relaţionată cu funcţia iniţială.

  • BBIOLOGIE IOLOGIE CCOMPUTAOMPUTAŢŢIONALIONALĂ Ă –– BBIODIVERSITATE &IODIVERSITATE & BBIOCONSERVARE IOCONSERVARE –– CCURS URS 88

    OMOLOGIE: DEFINIŢIE

    Ortologie: gene ale speciilor diferite care evoluează dintr-o genă ancestrală comună prin speciaţie. În mod normal, în cazul ortologiei funcţia se menţine pe parcursul evoluţiei . Identificarea ortologiei este importantă pentru predicţia unei funcţii a unei gene într-o nouă secvenţă.

  • BBIOLOGIE IOLOGIE CCOMPUTAOMPUTAŢŢIONALIONALĂ Ă –– BBIODIVERSITATE &IODIVERSITATE & BBIOCONSERVARE IOCONSERVARE –– CCURS URS 88

    OMOLOGIE: SECVENŢE GENETICE Teoria Darwin-istă reinterpretează omologia ca strămoş comun

  • BBIOLOGIE IOLOGIE CCOMPUTAOMPUTAŢŢIONALIONALĂ Ă –– BBIODIVERSITATE &IODIVERSITATE & BBIOCONSERVARE IOCONSERVARE –– CCURS URS 88

    OMOLOGIE: SECVENŢE GENETICE Ortologia apare prin speciaţie

  • BBIOLOGIE IOLOGIE CCOMPUTAOMPUTAŢŢIONALIONALĂ Ă –– BBIODIVERSITATE &IODIVERSITATE & BBIOCONSERVARE IOCONSERVARE –– CCURS URS 88

    OMOLOGIE: SECVENŢE GENETICE Paralogia apare prin duplicaţie

  • BBIOLOGIE IOLOGIE CCOMPUTAOMPUTAŢŢIONALIONALĂ Ă –– BBIODIVERSITATE &IODIVERSITATE & BBIOCONSERVARE IOCONSERVARE –– CCURS URS 88

    EVOLUŢIE: EXEMPLU

    Sonnhammer & Koonin (2002) TIGs 18 619-220

  • BBIOLOGIE IOLOGIE CCOMPUTAOMPUTAŢŢIONALIONALĂ Ă –– BBIODIVERSITATE &IODIVERSITATE & BBIOCONSERVARE IOCONSERVARE –– CCURS URS 88

    EVOLUŢIE: EXEMPLU

    Sonnhammer & Koonin (2002) TIGs 18 619-220

    Gena drojdiei este în relaţie de tip ortogonal pentru toate genele umane şi ale viermilor; toate aceste gene sunt co-ortogonale cu gena drojdiei

  • BBIOLOGIE IOLOGIE CCOMPUTAOMPUTAŢŢIONALIONALĂ Ă –– BBIODIVERSITATE &IODIVERSITATE & BBIOCONSERVARE IOCONSERVARE –– CCURS URS 88

    EVOLUŢIE: EXEMPLU

    Sonnhammer & Koonin (2002) TIGs 18 619-220

    Toate genele din clasa HA* sunt co-ortogonale cu toate genele de tipul WA*

  • BBIOLOGIE IOLOGIE CCOMPUTAOMPUTAŢŢIONALIONALĂ Ă –– BBIODIVERSITATE &IODIVERSITATE & BBIOCONSERVARE IOCONSERVARE –– CCURS URS 88

    EVOLUŢIE: EXEMPLU

    Sonnhammer & Koonin (2002) TIGs 18 619-220

    Genele HA* sunt ‘inparalogs’ una faţă de alta când comparăm omul cu viermele

  • BBIOLOGIE IOLOGIE CCOMPUTAOMPUTAŢŢIONALIONALĂ Ă –– BBIODIVERSITATE &IODIVERSITATE & BBIOCONSERVARE IOCONSERVARE –– CCURS URS 88

    EVOLUŢIE: EXEMPLU

    Sonnhammer & Koonin (2002) TIGs 18 619-220

    Genele HB şi HA* are ‘outparalogs’ când comparăm omul cu viermele

    Duplicaţie

    Speciaţie

  • BBIOLOGIE IOLOGIE CCOMPUTAOMPUTAŢŢIONALIONALĂ Ă –– BBIODIVERSITATE &IODIVERSITATE & BBIOCONSERVARE IOCONSERVARE –– CCURS URS 88

    SIMILARITATE vs OMOLOGIE

    Proteinele umane şi ale cimpanzeului sunt identice în procent de 99%. Diferenţele între secvenţele AND non-repetitive sunt însă mai mari. Lanţul alfa al hemoglobinei diferă la om faţă