Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Выявление функциональной значимости найденных замен





На следующем этапе мы определяли, могут ли обнаруженные замены приводить к нарушению функционирования белка ND6 и, соответственно, вызывать наблюдаемые у больного симптомы. Сначала был проведен поиск этих замен в базе данных Mitomap, в которой собраны все описанные мутации (замены, приводящие к нарушению функции) и полиморфизмы (замены, не сказывающиеся на активности того или иного белка). Среди описанных мутаций ни одна из двух замен не была найдена, а в списке полиморфизмов была обнаружена замена А-14582-Г. Следовательно, она не может являться причиной наблюдаемой клинической картины.

Для того, чтобы получить представление о возможной роли замены А-14456-Г в возникновении заболевания, мы сначала определили, приводит ли эта нуклеотидная замена к изменению аминокислоты в белке. Для этого использовалась он-лайн программа Virtual Ribosome (виртуальная рибосома). Важным преимуществом этой программы является то, что она может транслировать ДНК не только в соответствии с классическим генетическим кодом, но и в соответствии с 22 отличных от него вариантов генетического кода. Так как мы работали с митохондриальным геномом, то эта функция нам была необходима, ведь в этом случае мы имеем дело с неканоническим генетическим кодом. В результате мы получаем аминокислотную последовательность белка в однобуквенном формате. Далее, чтобы определить, имеются ли отличия в последовательности аминокислот между «нормальным» белком ND6 и тем белком, который образуется в организме больного Х, мы провели выравнивание этих двух аминокислотных последовательностей с помощью программы SIM, в которую просто вводятся две аминокислотные последовательности, требующие выравнивания. В результате программа выдает две выровненные последовательности, при этом позиции, одинаковые в обоих из них, помечаются знаком «*» (рисунок 8). В нашем случае белки отличаются по 2 позициям (рисунок): V31A и M73T. Первое отличие вызвано полиморфизмом А-14582-Г, о котором уже шла речь. Вторая замена – как раз та, функцию которой мы определяли с использованием программы SNAP. Говоря о программе SIM, стоит отметить одно ее существенное неудобство – координаты позиций, по которым сравниваемые последовательности приходится отсчитывать вручную, так как никакого способа получить ее автоматически программа не предоставляет.



Рисунок 7 – Результат выравнивания двум аминокислотных последовательностей в программе SIM.

В качестве входных данных программой SNAP используются аминокислотная последовательность «нормального» белка (в нашем случае – белка, соответствующего rCRS) и аминокислотные замены в формате XposY, где X – аминокислота в «нормальном» варианте белка, pos – ее порядковый номер в последовательности и – аминокислота, на которую она заменилась в результате мутации (в нашем случае мы ввели в программу обе замены V31A и M73T, чтобы заодно проверить программу, предложив ей заведомо нейтральную замену). При предсказании последствий аминокислотной замены для функционирования белка программа основывается на смоделированной на основе его аминокислотной последовательности вторичной структуре, доступности данного участка белковой молекулы для растворителя и степени сходства между двумя аминокислотами. Особенностью программы SNAP является то, что результат она выдает не в окне браузера, а отправляет на введенный пользователем адрес электронной почты. Это связано со значительным временем, необходимым для проведения анализа, и, таким образом, позволяет, позволяет продолжить работу с браузером, не дожидаясь окончания анализа. К тому же, благодаря этому снижается вероятность случайной потери результатов.

Рисунок 8 – Результат оценки функциональной значимости двух аминокислотных замен в белке ND6 с помощью программы SNAP

Через некоторое время после подачи запроса нам на электронную почту пришел результат анализа, изображенный на рисунке 9. Он содержит следующую информацию: характеристику каждой из замен (нейтральная или нет), а также индекс надежности результата (отражает уровень «уверенности» программы в данном результате») и ожидаемая точность. Сразу стоит отметить, что пояснения касательно того, что представляют собой эти численные параметры, приведены только в статье с описанием программы, но не на сайте. Тем не менее, по результатам SNAP анализа было показано, что замена V31A является нейтральной (что соответствует экспериментальным данным), а замена M73T вызывает нарушение функционирования белка ND6, причем этот результат имеет высокий индекс надежности. Следовательно, можно считать, что именно эта аминокислотная замена является причиной клинических проявлений, наблюдаемых у больного Х.


 

Заключение

Биоинформатика является молодой, но перспективной областью биологической науки, основной задачей которой является работа с большими массивами молекулярно-генетических данных, а также моделирование и предсказание свойств отдельных биологических молекул и целых биологических систем. Подходы, разработанные для применения в биоинформатических исследованиях, такие как методы работы с геномными базами данных, алгоритмы выравнивания последовательностей и предсказания вторичной структуры молекул нуклеиновых кислот и белков и их термодинамических параметров, могут применяться не только в биоинформатических ислледованиях, но и быть полезными в лабораторной молекулярно-генетической работе. В частности, подобные подходы были использованы нами в работе по поиску и функциональной характеристике мутаций в гене ND6 митохондриального генома человека. Применение биоинформатических инструментов позволило сравнительно быстро и эффективно найти в базе данных нужную нуклеотидную последовательность, подобрать к ней праймеры, проанализировать полученную в результате секвенирования последовательность и оценить влияние обнаруженных замен на функционирование соответствующего белка. В будущем можно ожидать интенсивного развития БИ, особенно в таких направлениях, как моделирование биологических систем, предсказание функций генов, систематика биологических объектов и выявление механизмов эволюции органического мира.


 

Список литературы

1. Access 2000: самоучитель / П.Ю.Дубнев. – М.: ДМК Пресс, 2004. – 313 с., ил.

2. Access 2000: справочник / Гюнтер Штайнер; науч. ред. С.И.Молявко. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2000. – 474 с.

3. Excel 2000 / Марк Зайден; науч. ред. А.Плещ, С.Молявко. – М.: Лабо-ратория Базовых Знаний, 1999. – 328 с., ил.

4. Microsoft Office 2000 / Стив Сагман; пер. с англ. А.И.Осипова, П.А.Мерещук. – М.: ДМК, 2002. - 669 c., ил.

5. Microsoft Office XP в целом: наиб. полное рук-во. Для широкого круга пользователей / Ф.Новиков, А.Яценко. – Спб: БХВ-Петербург, 2002. – 917 с., ил.

6. Microsoft PowerPoint 2003: самоучитель / М.В.Спека. – Москва, Санкт-Петербург, Киев: Диалектика, 2004. – 363 с., ил.

7. Microsoft Word 2003 в теории и на практике / С.Бондаренко, М.Бондаренко. – Минск: Новое знание, 2004. – 336 с., ил.

8. Windows 2000: проблемы и решения. Спец. справочник / Мэтью Штре-бе; пер. с англ.П.Анджан, А.Войтенко. – Спб: Питер, 2002 – 858 с.

9. Word 2000 / Марк Зайден; науч. ред. В.Гребнев, С.Молявко. – М.: Ла-боратория Базовых Знаний, 1999. – 336с., ил.

10. Ваш Office 2000: MS Word, MS Excel, Internet Explorer и др. / С.Баричев, О.Плотников. – М.: КУДИЦ ОБРАЗ, 2000. – 318 с., ил.

11. Информатика: учеб. для студ. вузов, обуч. по естеств.-науч. напр. и спец. / В.А.Каймин. – М.: ИНФРА-М, 2000. – 232 с., ил.

12. Компьютерные презентации: от риторики до слайд-шоу / Т.М.Елизаветина. – М.: КУДИЦ ОБРАЗ, 2003. – 234 с.

13. Освой самостоятельно Microsoft Excel 2000 = Teach Yourself Microsoft Excel 2000: 10 минут на урок: учеб. пособие: пер. с англ. / Дженнифер Фултон – М.: Издательский дом «Вильямс», 2000. – 224 с., ил.

14. Технологии работы с текстами и электронными таблицами: Word, Excel / М.С.Шибут; под ред. И.Ф.Богдановой. Минск: общественное объеди-нение «Молодежное научное общество», 2000. – 142 с.

15. Шафрин Ю.А. Информационные технологии: учеб. пособие: В 2 ч / Ю.А.Шафрин. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2003. – Ч.1: Основы информатики и ИТ – 316 с., ил.

16. Шафрин Ю.А. Информационные технологии: учеб. пособие: В 2 ч / Ю.А.Шафрин. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2003. – Ч.1: Офис-ная технология и ИТ – 336 с., ил.





Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015- 2021 megalektsii.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.