بررسی ژن و پروتئین اُپسین به كمك ابزارهای بیوانفورماتیك، جلسه هفتم
بررسی ژن و پروتئین اُپسین به كمك ابزارهای بیوانفورماتیك، جلسه هفتم
معرفی پایگاه های جالب مرتبط با این پروژه
پایگاه اطلاعات ژنوم مهره‌داران (VEGA)
ga.sanger.ac.uk/index.html
در این پایگاه اطلاعات ژنومی تمام مهره دارانی كه ژنوم آنها به طور كامل مشخص شده است را پیدا كنید. استفاده از این پایگاه بسیار ساده است. اگر دنبال ژن خاصی در موجود خاصی هستید با انتخاب موجود و وارد كردن كلمه مورد نظر در جعبه جستجود مستقیماً به بخش كروموزومی مربوطه هدایت شوید. هم چنین می توانید با انتخاب موجود مورد نظر (انسان، ماهی گورخری (Zebra fish)، گوریل و یا كانگوروی متوسط گردن قرمز) كروموزوم‌های آن را مشاهده و با انتخاب هر یك و كلیك بر روی آن ها جزئیات بیشتری را مشاهده نمایید.
سؤالاتی كه بعد از انجام آزمایش می‌توانید به آنها پاسخ گویید:
1- پروتئین اُپسین چگونه نور را جذب می‌كند؟
2- موجودات مختلف از نظر نوع دیدن تصاویر رنگی چه تفاوتی با هم دارند؟
3- الگوریتم dynamic programing چگونه عمل می کند؟
4- اساس كار دو الگوریتم Naighber Jaining و UPGNM چیست؟
این پروژه را چگونه می توان ادامه داد:
1- سه ژن اُپسین (سبز، قرمز و آبی) را از نظر طول ژن، تعداد اینترون و اگزون و تعداد تكرارها در ژنوم انسان با هم مقایسه نمایید.
2- توالی تمام mRNA های اُپسینی كه بیشترین تكرار را در ژنوم انسان دارد را بگیرید و تطابق آنها را بررسی نمایید.
3- به صفحه اول پایگاه Map Viewer رفته و بدون مشخص كردن نوع موجود، در جعبه جستجو كلمه opsin را تایپ و نتیجه را بررسی نمایید. در میان نتایج كدام عجیب تر است ؟ پیدا شدن این كلمه در ژنوم باكتری و یا حجم زیاد نتایج؟
4- بررسی كنید اُپسین و ردوپسین از نظر نقش كه در بینایی دارند، در چه موجوداتی یافت شده و از نظر توالی ژنی چقدر به هم شبیهند.
5- بینایی موجودات مختلف با هم متفاوت است، موجوداتی نظیر انسان دید رنگی دارند (سه نوع اُپسین كه طیف های مختلف را تشخیص می دهند) و موجوداتی نظیر روباه دید سیاه و سفید دارند و بسیاری از پرندگان بینایی پیچیده تری دارند. علت آن را تا حدی می توانید با بررسی ژنوم موجودات مختلف با استفاده از مهارت هایی كه پس از انجام این پروژه بدست آوردید متوجه شوید.
6- به صفحه اول سایت Map Viewer رفته و با انتخاب ژنوم موجودات مختلف نقشه كروموزومی آنها را با هم از نظر تعداد و اندازه كروموزوم‌ها مقایسه نمایید. نكات جالبی را كه در این بررسی متوجه شده اید می‌توانید به صورت اسلاید تهیه نموده و به كلاس ارائه دهید. به عنوان نمونه می توانید كروموزوم Y موجودات مختلف (علی الخصوص مهره داران) را از نظر طول با هم مقایسه نمایید.
7- در پایگاه UniProtKB با اعمال محدودیت های دیگر توالی اُپسین قرمز موجودات مختلف را بگیرید و با كشیدن درخت تبارزایی، موجودات مختلف را از این نظر با هم مقایسه نمایید.
8- با استفاده از قابلیت های پایگاه UniProtKB تحقیق كنید پروتئین ردوپسین در چه موجوداتی یافت شده و با گرفتن توالی آنها، درخت تبارزایی پروتئین ردوپسین موجودات مختلف را بكشید.
- مقایسه تغییرات توالی یك پروتئین و اسیدنوكلئیك در موجودات مختلف، روشی كاربردی برای مطالعات تكاملی است. در این پروژه، پروتئین اُپسین به‌عنوان یك پروتئین مهم برای مطالعات تكاملی خصوصاً تكامل بینایی معرفی شده است. می‌توانید این بررسی را با پروتئین‌های دیگر نظیر هموگلوبین، آنزیم‌های DNA پلی‌مراز و غیره) نیز انجام داده و نتایج را مقایسه كنید.
منابع
1- بیوانفورماتیك به زبان ساده؛ جین میشل كلاوری، سدریك نوتردام؛ زهرا مراد پور، عبدالله قاسمیان؛ انتشارات خانه‌زیست‌شناسی 1389
2- بیولوژی كمپبل – جلد اول شیمی حیات. ترجمه خانه‌زیست‌شناسی؛ انتشارات خانه‌زیست شناسی
هدف: آیا می‌توان مشخص کرد که ویروس های عامل بیماری ایدز در بدن افراد مختلف از یک منبع است یا خیر؟
پروژه پیش‌نیاز: بررسی ژن و پروتئین اُپسین به كمك ابزارهای بیوانفورماتیك
اوایل دهه نود یک دندان‌پزشك در ایالت فلوریدای آمریكا متهم به آلوده كردن بیمارانش به ویروس ایدز شد. از آنجا كه ویروس ایدز به سرعت در حال تغییر است و این تغییرات در ژنوم این ویروس ایجاد می شود، می توان با بررسی توالی ژنوم نمونه های خون آلوده به ویروس، دندان‌پزشك و بیمارانش مشخص نمود كه آیا دندان‌پزشك عامل شیوع و گسترش ویروس بوده و یا باید به دنبال منشأ دیگری گشت.
بعد از بررسی های اپیدمیولوژی بسیار بر روی موارد ایدزی كه به طور پراكنده به مراكز بهداشتی مراجعه كرده بودند و اینكه در مورد افراد مبتلا هیچ منبع مشكوكی برای ابتلا وجود نداشت، متوجه شدند که تنها مورد مشترک بین برخی از افراد مبتلا، مراجعه به دندان پزشك مذكور بود. به همین دلیل نمونه های خونی از دندان‌پزشك، بیمارانی كه به دندان پزشك مراجعه كرده بودند و بیمارانی كه به وی مراجعه نكرده بودند تهیه شد. بررسی های مولكولی این نمونه ها در دانشگاه استنفورد انجام شد. با مقایسه توالی های ژن ویروس نمونه های خونی، توانستند نتیجه بگیرند كه آیا بین ویروس خون دندان پزشك و افراد دیگر ارتباطی وجود دارد یا خیر؟
اهمیت این بررسی در آن زمان به این علت بود كه نشان می داد کارهای دندان پزشکی از نظر احتمال انتقال ویروس ایدز می تواند بسیار خطرناك باشد. بررسی های بسیاری که روی نمونه های خونی آن زمان انجام شد از نظر تاریخی جالب است. چون در آن سال ها به تازگی روش های بررسی های مولكولی وارد مرحله كاربردی شده بود و توانست در همان ابتدای شروع فعالیت، نتایج خوبی داشته باشد.
نكته مهم این است كه تمام توالی های بدست آمده از تمام بررسی ها در كل دنیا در بانك اطلاعاتی ثبت می شود. این ثبت ضمن آنكه اطلاعات خوبی را ذخیره می كند و امكان مطالعات بیشتر را برای محققین دیگر فراهم می كند، به ما هم این امكان را می دهدكه همانند یك كارآگاه جنایی پرونده مذكور را از بایگانی خارج كرده و یكبار دیگر شواهد و مدارك را مورد ارزیابی قرار دهیم.
دانستنی های مورد نیاز برای انجام پروژه
- تفاوت كار با توالی های پروتئینی و اسیدهای نوكلئیك چیست؟
- از چه طریقی می توان شباهت و تفاوت توالی ها را بررسی کرد؟
- چگونه می توان تطابق توالی های چندگانه را بررسی کرد؟
- درخت فیلوژنی یا تبارزایی چگونه تفاوت ها و شباهت های بین توالی ها را نشان می دهد؟
5- آیا می توان از درخت فیلوژنی برای تحلیل وقایع تكاملی استفاده کرد؟
پرونده مذكور را از بایگانی خارج كنید و یك بار دیگر شواهد و مدارك را مورد ارزیابی قرار دهید. می توانید مقاله ای كه نتایج تحقیقات را در سال 1990 چاپ كرد مطالعه كنید. در متن این مقاله 6 توالی معرفی شده که 4 مورد بیمارانی هستند كه با دندان پزشك در تماس بودند. یك مورد مربوط به فرد بیماری است كه با دندان پزشك در تماس نبوده و یك مورد هم مربوط به خود دندان پزشك می باشد. اطلاعات مربوط به این توالی ها را از متن مقاله یادداشت كرده و آن ها را از سایت بانك ژنوم پیدا كنید.
ابتدا در بانك ژنوم برای پیدا كردن توالی های مورد نظر جستجو کرده و به کمک نرم افزار و یا سرور تطابق چندگانه را بررسی کنید. نتایج بدست آمده را تفسیر کنید و درخت فیلو ژنتیكی مربوط به آن را رسم کنید.
مطالب مرتبط:
بررسی ژن و پروتئین اُپسین به كمك ابزارهای بیوانفورماتیك، جلسه اول
بررسی ژن و پروتئین اُپسین به كمك ابزارهای بیوانفورماتیك، جلسه دوم
بررسی ژن و پروتئین اُپسین به كمك ابزارهای بیوانفورماتیك، جلسه سوم
بررسی ژن و پروتئین اُپسین به كمك ابزارهای بیوانفورماتیك، جلسه چهارم
بررسی ژن و پروتئین اُپسین به كمك ابزارهای بیوانفورماتیك، جلسه پنجم
بررسی ژن و پروتئین اُپسین به كمك ابزارهای بیوانفورماتیك، جلسه ششم
بررسی ژن و پروتئین اُپسین به كمك ابزارهای بیوانفورماتیك، جلسه هفتم
بررسی ژن و پروتئین اُپسین به كمك ابزارهای بیوانفورماتیك، جلسه هشتم
بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه: زینب باقری
تنظیم: زینب شاه مرادی