Περιοχές με ακραία σύσταση / χαμηλή πολυπλοκότητα

Transcript

1 Περιοχές με ακραία σύσταση / χαμηλή πολυπλοκότητα Vasilis Promponas Bioinformatics Research Laboratory Department of Biological Sciences University of Cyprus

2 Σύνοψη Βασικές έννοιες XNU SEG LCRs και αναζητήσεις σε ΒΔ CAST Συζήτηση...

3 Περιοχές ακραίας (αμινοξικής) σύστασης Τυχαίες (?) ακολουθίες Πολύ συχνή εμφάνιση περιοχών ακραίας αμινοξικής σύστασης... και τα 20 αμινοξικά κατάλοιπα... Μεμονωμένα ή... σε παρέες, περιοδικά ή όχι Μπορεί να καλύπτουν μεγάλο τμήμα της ακολουθίας

4 Ορολογία Low complexity Composition bias Simple (sub)sequences...

5 Και τι έγινε?? (Μέρος Α') Σχετίστηκαν με μη-σφαιρικές περιοχές σε σφαιρικές πρωτεΐνες Ινώδεις πρωτεΐνες Εντοπισμός ενδιαφέρουσων ιδιοτήτων Συσχετισμός με (δυσ)λειτουργία

6

7 LCRs και πρωτεϊνικές δομές Συχνά Απουσιάζουν!! Ινώδεις δομικές περιοχές Ευέλικτες διαμορφώσεις Κρυστάλλωση Structural Proteomics

8 Seryl-tRNA Synthetase (PDB-ID: 1SRY)

9

10 XNU (Claverie and States, 1993) Εμπειρική προσέγγιση Εντοπισμός επαναλήψεων μέσω αυτοσύγκρισης Βασική ιδέα πηγάζει...

11 DOT PLOT!!!

12 XNU revisited Εντοπισμός καλών διαγωνίων Δυναμικός προγραμματισμός κοντά στην κύρια διαγώνιο Προβολή σημείων στην κύρια διαγώνιο Φιλτράρισμα (Masking)

13 SEG (Wootton and Federhen, 1993) Πιθανοθεωρητική προσέγγιση Ανάλυση κυλιόμενων παραθύρων κατά μήκος της ακολουθίας Διάνυσμα σύστασης Υπολογισμός πολυπλοκότητας 'Η εναλλακτικά

14 SEG: οι λεπτομέρειες... Εξάρτηση από 3 παραμέτρους που καθορίζονται από το χρήστη Trigger Window Length, W Triger Complexity, K 2 (1) Extension Complexity, K 2 (2) 1 K 2 (2) K 2 (1) 0 1o Πέρασμα: Χοντρικός Εντοπισμός (K 2 (1)), ενσωμάτωση επικαλυπτώμενων παραθύρων (K 2 (2)) 2ο Πέρασμα: Βελτιστοποίηση

15 ... και το αποτέλεσμα

16 ... κι άλλο ένα...

17 Και τι έγινε?? (Μέρος Β') Οι LCRs επηρεάζουν τα αποτελέσματα των αναζητήσεων ομοιότητας QUERY SEQUENCE: >MY_POLY-R_IN_FASTA_FORMAT RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR? Αναζήτηση Ομοιότητας Αναμένουμε να υπάρχουν πρωτεϊνικές ακολουθίες οι οποίες να έχουν ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗ ΟΜΟΛΟΓΙΑ με μια τέτοια ΕΚΦΥΛΙΣΜΕΝΗ ακολουθία?

18 BLAST 2.0 results Length = 810 Score = 91.3 bits (223), Expect = 2e-18 Identities=53/137(38%), Positives=70/137 (50%), Gaps=17/137 (12%) Q: 1 RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR 60 +RRR R RRRR R R R R R RR R +R + R+RR + RRRR + +R R R S: 132 QRRREHEREERRRRERERERERGRGRRDENERDPKREQEERQRREQERRRREQEQRERER 191 Q: 61 RRRR RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR----RR 103 R R RR + RR + RRRR + + RR R+RR R +R RR S: 192 RGERDEEDDENQRDPDWRREQERREQERRRREQEQERRERQRRGGRDDEDENQRDPDWRR 251 Q: 104 RRRRRRRRRRRRRRRRR 120 QUERY SEQUENCE ++RR + + RR R RR IDENTICAL/SIMILAR RESIDUES S: 252 EQKRREQEQERRERERR 268 DATABASE TARGET Οποιοδήποτε τμήμα ακολουθίας με υψηλή σύσταση σε αργινίνη θα έδινε υψηλό score με τέτοιες ακολουθίες της βάσης δεδομένων

19 .. more results... Μικρά e-values Βιολογική σημαντικότητα??

20

21 ΙΔΕΑ!!! Δημιουργία ΒΔ 20 τεχνητών ακολουθιών ομοπολυμερών Αναζήτηση τοπικής ομοιότητας έναντι της ΒΔ ΠΩΣ??? ΠΕΡΙΟΧΗ ΟΜΟΙΟΤΗΤΑΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΖΕΙ ΠΕΡΙΟΧΗ ΧΑΜΗΛΗΣ ΠΟΛΥΠΛΟΚΟΤΗΤΑΣ ΤΥΠΟΣ ΟΜΟΙΟΤΗΤΑΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΖΕΙ ΤΥΠΟ ΚΑΤΑΛΟΙΠΟΥ

22 Στην πράξη... Υλοποίηση σε αλγόριθμο βασισμένο στην αρχή διαίρει και βασίλευε Η φύση των ακολουθιών της βάσης δεδομένων απλουστεύει τους υπολογισμούς Απλοποίηση του Αλγορίθμου εύρεσης βέλτιστων τοπικών ομοιοτήτων των Smith- Waterman Χρήση κατάλληλα τροποποιημένων Πινάκων Αντικατάστασης Επαναληπτικός Εντοπισμός και Φιλτράρισμα των Περιοχών Χαμηλής Πολυπλοκότητας

23 Υπολογισμός Βαθμολογίας ανά Θέση -Εντοπίζουμε περιοχές από τη θέση με το πρώτο score>0 μέχρι το επόμενο μέγιστο. -Τερματισμός όταν το μέγιστο δεν υπερβαίνει μια τιμή κατωφλίου -Η τιμή των scores εξαρτάται από τον Πίνακα Αντικατάστασης -Προεπιλεγμένες παράμετροι: Κατώφλι = 40, Πίνακας: BLOSUM62

24 Φιλτράρισμα (Masking) Με τον τερματισμό κάθε κύκλου εντοπισμού, φιλτράρεται η περιοχή μέγιστου score, αν πληροί τη συνθήκη κατωφλίου Μόνο τα κατάλοιπα του συγκεκριμένου αμινοξικού τύπου σε αυτό το τμήμα της ακολουθίας αντικαθίστανται με Χ ΕΠΙΛΕΚΤΙΚΟ ή ΧΕΙΡΟΥΡΓΙΚΟ ΦΙΛΤΡΑΡΙΣΜΑ

25

26 Διάγραμμα ροής του αλγορίθμου

27 Συζήτηση... Υλικό, κατά τα γνωστά, στην ιστοσελίδα του μαθήματος...