بررسی ژن و پروتئین اُپسین به كمك ابزارهای بیوانفورماتیك، جلسه سوم

هدف: آشنایی با بیوانفورماتیك و بررسی درخت تبارزایی هومولوگ‌ های پروتئین اُپسین در انسان

حداقل زمان مورد نیاز برای انجام پروژه: 3 هفته

هزینه برآوردی: بدون هزینه

سطح دشواری: پیشرفته

مراحل انجام پروژه به همراه نتیجه:

مرحله اول: پیدا كردن توالی ژن اُپسین از بین تقریبا 3000 ژن آدمی:

در سایت زیر (Map Viewer) می‌ توانید توالی ژن‌ های تمام موجوداتی كه ژنوم آنها به طور كامل شناسایی شده است را، پیدا كنید.

موجودات در زیر گروه ‌های مهره‌داران (Verteberate)، بی‌مهرگان (Invertebrate)، آغازیان (Protozoa)، گیاهان (Plants) و قارچ ‌ها (Fungi) تقسیم‌بندی شده‌اند. در تصویر بالا برای پیدا كردن بخش مربوط به ژن‌ های انسان‌، بر روی مثلث مهره داران (vertebrate) كلیك شده است. در ستون سمت راست كنار هر موجود ابزارهایی قابل استفاده (‌ستون Tools‌) با نماد حرفی نشان داده شده است. با نگاه داشتن نشانگر موس بر روی هر یك، توضیح كوتاهی در مورد آن ابزار پدیدار می ‌گردد. ممكن است دو سری از اطلاعات ژنومی برای یك موجود (مانند انسان (Homo sapiens)) تهیه شده باشد كه در آن صورت در ستون Build‌ قابل مشاهده است. برای یافتن ژن اُپسین مراحل زیر را انجام دهید.

- بر روی علامت ذره بین در ردیف Build36.3 كلیك كرده تا به صفحه‌ نمودار كروموزوم‌ های انسان هدایت شوید.

- در جعبه جستجو كلمه opsin را تایپ كنید و دكمه Find را كلیك كنید، با بارگذاری شدن دوباره این صفحه خطوط قرمزی در قسمت‌هایی از كروموزوم‌ها مشاهده می‌كنید، همچنین در زیرِ نمودار كروموزوم‌ها (Chomosomes) لیستی از اطلاعات مربوط به هر جایگاه ژنی نمایان می‌شود.

- برای كاهش تعداد نتایج، از پنجره فیلتر (Quick Filter) در سمت راست پنجره استفاده نمایید. در این پنجره مربع Gene را پر كرده و دكمه Filter را كلیك كنید كه تعداد از 326 به 22 كاهش ‌یابد. در این لیست ژن رودوپسین (Rhodopsin) و سه نوع ژن اُپسین كه برای طول موج‌ های كوتاه، متوسط و بلند (به ترتیب برای شناسایی رنگ ‌های آبی، سبز و قرمز) قرار دارد، آورده شده است. برای هر ژن چند تكرار مشاهده می ‌كنید كه مربوط به پروژه‌ های مختلف تعیین ژنوم انسان است

بر روی لینك all matches ردیف reference كروموزوم X كلیك كنید تا در صفحه جدید جزئیات توالی ‌های یافت شده ژن اُپسین و جایگاه آن در این كروموزوم را مشاهده كنید. از پیچیدگی این صفحه نگران نباشید چون از بخش كوچكی از آن استفاده می ‌كنید. اگر علاقمند به دانستن تمام جزئیات این صفحه هستید و می ‌خواهید معنای تمام كلمات مخفف را بدانید بر روی لینك Map Viewer Help كلیك كرده و از مطالب آن استفاده كنید.

- در سمت چپ، تمام ژن ‌های كروموزوم X نشان داده شده است كه تكرارهای ژن اُپسین با رنگ قرمز مشخص شده است. دو ژن اُپسین حساس به طول موج‌ های بلند (Long-wave sensitive) و متوسط (Mediva – wave sensitive) (با نام‌های OPN1LW و OPN1MW) در این كروموزوم مشخص شده‌اند. از میان ژن ‌های مشخص شده OPN1LW (علامت اختصاری ژن اُپسین حساس به طول موج بلند و یا نور قرمز) را پیدا كرده و بر روی آن كلیك كنید. این ژن در كور‌رنگی (Color - blindness) دخالت دارد (این بیماری وابسته به جنس (X-linked) است كه با توجه به جایگاه ژنِ آن بدیهی است).

- حال به صفحه ‌ای وارد شده ‌اید كه اطلاعات این ژن را با جزئیات شرح داده است. از موارد جالب بیماری ‌هایی است كه بر اثر جهش در ژن مورد نظر شناسایی شده ‌اند، از فهرست (‌سمت راست صفحه) بر روی لینك Phenotype (فنوتیپ) كلیك كنید‌ كه شما را به پایگاه OMIM (بانك اطلاعاتی ژن‌ های انسانی و بیماری‌ های ژنتیكی انسانی) هدایت می ‌نماید. باید توجه داشته باشید كه جهش در هر ژنی در جایگاه‌ های مختلفی ایجاد می ‌شود و بیماری ‌های متنوعی ایجاد می ‌کند. هر یك از لینك‌ هایی كه در بخش فنوتیپ مشاهده می‌ كنید در مورد یكی از انواع این بیماری ‌ها توضیح می ‌دهد‌. در این صفحه اطلاعات كاملی در مورد اختلال و جهش در ژن مورد نظر دیده می ‌شود.

- برای گرفتن توالی ژنی و پروتئینی مورد نظر، از جدول لینك‌ ها (‌زیر فهرست قرار دارد) بر روی RefSeq RNA و RefSeq Proteins كلیك كنید (بهتر است راست كلیك كرده و آن را در صفحه جدید باز كنید‌.) كلیك بر روی RefSeq RNA شما را به صفحه ‌ای با عنوان زیر منتقل می ‌كند.

"Homo sapiens opsin 1 (cone pigments), long-wave-sensitive (OPN1LW), mRNA"

خواندن اطلاعات این صفحه كمی مشكل است و ازحروف اختصاری زیادی استفاده شده است. در ابتدای صفحه مشخصات مقاله ‌ای كه بواسطه آن توالی مربوطه ثبت شده است را، پیدا كنید. عنوان مقاله مذكور را كپی و با جستجو در اینترنت می‌ توانید چكیده آن را بیابید.

- در انتهای صفحه توالی RNA قرار دارد. اگر دقت كنید می ‌بینید كه بجای U در توالی نوكلئوتید T قرار دارد. دلیل آن این است كه بتوان توالی مذكور را با توالی DNA مقایسه نمود.

برای بهتر خوانده شدن، توالی به فرمت خاصی نمایش داده شده است. اعداد ستون سمت راست، شماره اولین نوكلئوتید هر ردیف است و بین هر 10 نوكلئوتید یك فاصله وجود دارد. برای این كه تمام نوكلئوتیدها بدون هیچ فاصله‌ و یا كاراكتر اضافه‌ای به دنبال هم ردیف شوند، روی Display Settings در بالای صفحه، كلیك كنید تا پنچره Format باز شود. دایره كنار FASTA را پر كنید و بر روی Apply كلیك كنید.

از قبل از علامت بزرگتر ">" تا انتهای توالی را انتخاب و سپس كپی كنید. برنامه WordPad و یا Notepad را باز كنید و توالی را در یك صفحه سفید بچسبانید (paste نمایید (، سپس فایل را با نام "mrnared.txt" در جای مناسبی ذخیره كنید. مراحل قبل را برای لینك RefSeq Proteins نیز انجام دهید، با این تفاوت كه توالی را در فایلی با نام "prtred.txt" ذخیره كنید.

به صفحه OPN1LW (صفحه Entrez Gene) برگردید و در فهرست (سمت راست بالای صفحه) بر روی Genomic regions, transcripts, and products كلیك كنید. به قسمتی منتقل می ‌شوید كه مختصات ژن OPN1LW را بر روی بخش انتهایی كروموزوم X نشان می ‌دهد.