на тему применение информационных технологий в молекулярно-ген (стр. 3 из 5)

Для поиска и получения необходимой информации из биологических баз данных существует специально разработанное программное обеспечение. Как правило, поставщик базы данных предоставляет и необходимый для работы с этой базой инструментарий. Кроме этого, некоторые базы данных могут иметь копии (например, библиографическая база данных MEDLINE), доступ к которым через свои интерфейсы предлагают независимые организации.

1.2.3. Научные публикации.

Помимо целого ряда журналов и сборников, содержащих статьи о современных научных разработках в области генетики и молекулярной биологии, существуют и электронные порталы, которые позволяют получить доступ к новейшей информации. основным недостатком таких информационных ресурсов является то, что большинство публикаций могут быть доступны только за определенное финансирование либо по предварительной договоренности. Часто практикуется такой вариант, когда медицинские и научно-практические центры менее экономически развитых стран получают право на скачивание одной или нескольких статей в день без необходимости предварительной оплаты. Обзоры литературы по конкретным темам и менее актуальные статьи обычно находятся в свободном доступе и могут быть использованы любым пользователем.

Глава 2
Образец применения информационных технологий в генетике и молекулярной биологии.

Весьма показательным примером применения информационных технологий в генетике и молекулярной биологии является дизайн специфических праймеров для проведения ПЦР.

Непосредственно проектированию самих праймеров предшествует предварительный этап построения подробной модели гена-мишени или иной последовательности нуклеиновой кислоты, которую планируется амплифицировать. Конечным результатом этого этапа является информация о сиквенсе специфического участка, предназначенного для многократного копирования с помощью ПЦР. Такого рода задача может быть эффективно решена с помощью геномных браузеров (например, UCSC Genome Browser, Ensembl) – пакетов специальных компьютерных программ, которые, используя реальные базы данных (например, RefSeq, GenBank), строят виртуальную модель целого генома, его фрагмента или отдельно взятого гена, – или же прямым обращением в соответствующие базы данных через Internet.

Весьма удобной дл проектирования праймеров является программа Primer-BLAST, доступная по адресу http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/. Удобный интерфейс делает работу в данной программе легкой и быстрой.
В соответствующие графы вводятся данные о целевой последовательности ДНК, а также можно использовать уже имеющиеся праймеры к данной последовательности, чтобы автоматически подобрать к ним наиболее эффективно работающую в заданных условиях пару. По желанию исследователя, а также исходя из требований к праймерам, задается размер ожидаемого продукта ПЦР, минимальная, оптимальная и максимальная температуры отжига, а также пределы колебания этих температур для пары праймеров.

В специальных строках задаются такие параметры, как модельный организм и референсная последовательность, которая будет служить матрицей для создания праймеров.

Автоматически разработанные программой пары праймеров появляются в рабочем окне, которое представлено выше. Для них указывается положение относительно матрицы, длина, предполагаемая температура плавления и содержание GC-пар.

Само собой разумеется, что не все предложенные программой пары будут эффективны. Необходимо выполнить еще ряд манипуляций, чтобы убедиться, что праймеры не будут образовывать прочные вторичные структуры или взаимодействовать между собой. Для того, чтобы дать ответ на этот вопрос, удобно воспользоваться программами, расположенными на сайте http://mfold.rna.albany.edu/?q=DINAMelt. Во вкладках имеются такие сервисы, как Homodimer Simulations и Two State melting (hybridization).

В рабочую строку вводится сгенерированный праймер, указываются пределы используемых в реакции температур, а также концентрации солей. Это приложение позволяет с точностью сказать, какова вероятность образования прочных вторичных структур для того или иного праймера.

Другое приложение предусматривает возможность тестирования пары праймеров на вероятность взаимодействия друг с другом. Для успешного протекания ПЦР реакции необходимо, чтобы праймеры не взаимодействовали между собой, иначе эффективность реакции будет крайне низка.

Если проверка в указанных приложениях дает утвердительные результаты, то выбранную пару праймеров можно использовать для реакции.

Заключение

Сложно себе представить, какими темпами развивалась бы современная биологическая наука, не будь на ее службе достижений информационных технологий. Возможность сверхбыстрого и массового анализа информации, ее накопления и обмена не только в пределах лабораторий, но в масштабах всего научного мира, позволила ускорить все процессы, которые входят в различные этапы молекулярно-генетических исследований. Дальнейшее совместное развитие науки и информационных технологий обещает прогрессивный скачок не только в количественном, но и в качественном аспекте биологической науки.

Список литературы к реферату

1. Doolittle R.F., Hunkapiller M.W., Hood L.E. et al. Simian sarcoma virus oncogene, v-sis, is derived from the gene (or genes) encoding a platelet-derived growth factor//Science. 1983. V. 221. P. 275-277.

2. Koonin E.V., Galperin M.Y. Sequence-Evolution-Function: Computational approachers in comparative genom-ics. Kluwer Academic Press, 2003.

3. Vitreschak А.А., Rodionov DA., Mironov А.А., Gelfand M.S. Regulation of riboflavin biosynthesis and transport genes in bacteria by transcriptional and transia-tional attenuation // Nucleic Acids Research. 2002. Т. 30. P. 3141-3151.

4. Winkler W.C., Cohen-Chalamish S., Breaker R.R. An mRNA structure that controls gene expression by binding FMN // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002. V. 99. P. 15908-15913.

5. Гельфанд М.С., Миронов А.А. Вычислительная биология на рубеже десятилетий // Молекулярная биология. 1999. Т. 33. С. 969-984.

6. Гринев В.В. Введение в технику полимеразной цепной реакции : метод. пособие к лабораторным занятиям по специальному практикуму для студентов биол. фак. // Минск : БГУ, 2008. – 48 с.

7. Любецкая Е.В., Леонтьев Л.А., Гельфанд М.С., Любецкий В.А. Поиск альтернативных вторичных структур РНК, регулирующих экспрессию бактериальных генов // Молекулярная биология. 2003. Т. 37. № 5.

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ К РЕФЕРАТУ

EMBL, 3, 4, 5, 9, 10, 16, 20, 21

GenBank, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 21, 22, 25

MEDLINE, 2, 11, 20

Primer-BLAST, 12

RefSeq, 5, 11, 12, 25

SSCP, 3, 4

UCSC Genome Browser, Ensembl, 11, 12

ген, 5, 6, 11, 12, 19, 25

ДНК, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 21, 22, 25

ПЦР, 3, 12, 15, 20

РНК, 3, 4, 5, 9, 10, 16

секвенирование, 4, 5, 6, 25

ИНТЕРНЕТ РЕСУРСЫ В ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed

Pubmed является самой популярной интернет базой ссылок на биологическую и медицинскую литературу. Она содержит примерно 20 млн ссылок на статьи из биологических журналов, литературу из национальной медицинской библиотеки США и он-лайн книги. Как правило, для каждой статьи (книги) приводится название, фамилии авторов, год публикации, название журнала и издательства, аннотация и ссылка на сайт издательства, по которой можно найти электронную версию статьи или книги. Кроме того, для каждой статьи эта база предлагает список статей сходной тематики или содержащие ссылку на рассматриваемую статью.

Pubmed позволяет осуществлять поиск по ключевым словам, имени и инициалам одного или нескольких авторов, году публикации, названию журнала, а также по комбинации этих характеристик.

Pubmed предоставляет пользователям и ряд дополнительных возможностей. Перейдя по ссылке My NCBI, можно создать свой аккаунт, в котором можно завести и редактировать свою коллекцию ссылок, а также сохранять поиск с возможностью получать на электронную почту обновление его результатов. С помощью Pubmed можно сохранять ссылки в формате, позволяющем импортировать их в программы управления библиографической информацией (например, Bibus, JabRef, CiteULike и др.).

Кроме того, имеется текстовое и анимированное руководство по пользованию базой.

http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi

BLAST (Basic Local Alighnment Search Tool) − это еще одна поисковая система, предоставляемая сайтом национального центра биотехнологической информации NCBI. База содержит нуклеотидные последовательности 1400 прокариотических геномов и 225 геном эукариот. С помощью BLAST можно осуществлять поиск конкретной нуклеотидной последовательности во всех или в выбранных геномах, представленных в базе. В таком случае пользователь получает информацию о том, в геноме каких организмов встречается искомая или схожая с ней последовательность, на какой хромосоме, в каком гене или межгенном участке она находится и каковы ее координаты, а также степень соответствия искомой и найденной последовательности. Также BLAST позволяет искать белковые молекулы по последовательности аминокислот или нуклеотидов и нуклеотидные последовательности (гены) по аминокислотной последовательности.

Кроме поиска нуклеотидных или аминокислотных последовательностей, BLAST предоставляет возможности для разработки ПЦР праймеров для определенной последовательности нуклеотидов; выравнивания 2х и более нуклеотидных последовательностей; поиска консервативных доменов в нуклеотидных последовательновтях и других операций.