Bioinformática para o Citrus EST Project (CitEST)

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Bioinform´

atica para o Citrus EST Project

(CitEST)

Marcelo da Silva Reis 1

1_{Instituto de Matem´}_{atica e Estat´ıstica, Universidade de S˜}_{ao Paulo}

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Organiza¸c˜

ao da Apresenta¸c˜

ao

I Esta apresenta¸cão terá a dura¸cão de 3 horas I Faremos um intervalo de meia hora às 10:00h

I Das 8:30h - 10:00h ser´a apresentada a estrutura de bioinform´atica do Citros EST Project (CitEST) I Das 10:30h - 12:00h teremos:

I uma introdu¸cão à duas ferramentas de identifica¸cão de sequências (BLAST e Pfam)

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Sobre o apresentador

I trabalhou de 2001 à 2004 no Laboratório de Bioinformática da UNICAMP (projetos genoma de Leptospira, transcriptoma de Gracilaria e outros

I em 2004-2005 fez pós-gradua¸cão em Bioinformática na Universidade de Colônia, na área de Redes Gênicas Regulatórias

I trabalhou de 2005 à 2007 no Centro APTA Citros, em projetos e sistemas que serão mostrados aqui em breve... :-) I desde 2007 é aluno de doutorado do IME-USP, novamente na

´

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Agenda

Apresenta¸c˜ao

O que ´e Bioinform´atica?

O papel da Bioinform´atica no Centro APTA Citros

O Portal CitEST

Sistema de submiss˜ao de sequˆencias Gene Projects

Editor de Unigenes Digital Northern Genˆomica Comparativa

BLAST Pfam Referˆencias

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Agenda

Apresenta¸c˜ao

O papel da Bioinform´atica no Centro APTA Citros O Portal CitEST

Editor de Unigenes Digital Northern

Genˆomica Comparativa

BLAST Pfam

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O que ´

e Bioinform´

atica?

I Existem diversas defini¸c˜oes para o termo “Bioinform´atica”;

I Para os t´opicos aqui apresentados, utilizaremos a seguinte:

Bioinformática é a aplica¸cão da Tecnologia da Informa¸cão (T.I.) no campo da Biologia Molecular.

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Exemplos de aplica¸c˜

oes

I processamento de arquivos produzidos por sequenciadoras I extra¸c˜ao da sequˆencia de DNA / RNA

I elimina¸c˜ao de contaminantes

I produ¸c˜ao de Unigenes

I montagem de genoma (fragmento ou cromossomo completo) I an´alise de sequˆencias

I armazenamento e organiza¸c˜ao da informa¸c˜ao

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O papel da Bioinform´

atica no Centro APTA Citros

I auxilia em quase todos os processos exemplificados

I v´arias an´alises (automatizadas) dispon´ıveis via Portal CitEST

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Agenda

Apresenta¸c˜ao

O Portal CitEST

BLAST Pfam

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O Portal CitEST

I P´agina web do Citrus EST Project

I Tamb´em hospeda diversos projetos relacionados, como Phytophthora, Liberibacter, etc.

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Sistema de submiss˜

ao de sequˆ

encias

Recebe “pacotes” de cromatogramas do Laborat´orio de Sequenciamento e:

I transforma os arquivo bin´arios em fastas (prog. phredPhrap)

I elimina contaminantes (vetores, adaptadores, etc.)

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Sistema de submiss˜

ao de sequˆ

encias (2)

I ao enviar um “pacote” de bin´arios, o sistema produz um relat´orio sobre a qualidade dos fastas produzidos

I pesquisador tem a op¸c˜ao de confirmar ou rejeitar o armazenamento

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Agora que temos os fastas...

...vamos analisar as sequˆencias obtidas:

I para isso vamos fazer uso dos Editores

I Editores servem ao pesquisador como ferramenta para:

I data mining, montagem e anota¸c˜ao de uma pequena por¸c˜ao de transcritos

I data mining e anota¸c˜ao de todos os transcritos de uma determinada esp´ecie

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Gene Projects e UniGene Editor

Os editores utilizados no Centro APTA Citros s˜ao:

I para pequenas montagens de projetos em andamento: I Gene Projects

I para an´alise de montagens “globais” de transcritos de uma determinada esp´ecie:

I UniGene Editor

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Gene Projects

I editor desenvolvido pela equipe de bioinfo do LGE-UNICAMP

I permite a cria¸c˜ao de “projetos”

I o pesquisador pode selecionar trascritos, montar, “BLASTar” e anotar observa¸c˜oes

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UniGene Editor

I editor desenvolvido pela equipe de bioinfo do LBI-UNICAMP

I banco de dados de UniGenes, contendo análises pré-processadas de BLASTs, Pfam, PSORT, etc. I o pesquisador tem o op¸cão de:

I pesquisar um UniGene (c´opia ´unica de um transcrito)

I analisar as informa¸c˜oes pr´e-processadas

I anotar observa¸c˜oes em um Notepad

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Ferramenta de Hibridiza¸c˜

ao in silico

I an´alise da express˜ao diferencial entre genes de duas ou mais bibliotecas

I ferramenta analisa a abundˆancia de transcritos, utilizando um crit´erio estat´ıstico

I dois m´odulos:

I um que produz os dados de sa´ıda de forma tabular

I _{outro para visualiza¸}_c˜_{ao gr´}_{afica, agrupando os transcritos de}

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Digital Northern (2)

Exemplo de uma figura produzida pelo segundo m´odulo:

Agora vamos verificar as tabelas produzidas no primeiro m´odulo e brincar um pouco com o segundo...

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Agenda

Apresenta¸c˜ao

O Portal CitEST

Genˆomica Comparativa BLAST

Pfam

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Genˆ

omica Comparativa

I identifica¸cão de uma sequência através da compara¸cão com outras sequências

I no processo obtemos uma lista de sequˆencias similares, das quais podemos “importar” a anota¸c˜ao

I normalmente as sequˆencias com as quais comparamos fazem parte se um banco de dados biol´ogico

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BLAST

I Basic Local Alignment Search Tool

I compara sequências contra um banco biológico através de alinhamentos locais

I diversos “sabores”: blastx, blastn, blastp, etc.

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Bancos do BLAST

Alguns dos principais bancos utilizados:

I GenBank – maior e mais abrangente, mas menos preciso http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Genbank

I SwissProt – menor, mas com comprova¸c˜ao proteˆomica http://www.expasy.ch/sprot

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BLAST local x BLAST NCBI

I seguran¸ca de informa¸c˜oes (sequˆencias) sigilosas

I utilizar o BLAST em máquinas públicas (e.g. NCBI) nem sempre é desejável

I rodar em terminal permite:

I maior controle sobre as op¸c˜oes da ferramenta

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Utilizando o BLAST

Agora vamos rodar o BLAST, tanto a vers˜ao Web quanto a por linha de comando.

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Pfam

I Protein Families

I serve para a identifica¸c˜ao utilizando fam´ılias de dom´ınios de prote´ınas

I ou seja, a identifica¸cão é obtida através de homologia com “motivos” de dom´ınios de prote´ınas

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Pfam local x Pfam Web

I mesma quest˜ao das sequˆencias sigilosas

I vers˜ao Web do Pfam (e seus bancos) dispon´ıvel em: http://pfam.sanger.ac.uk

I rodar em terminal (ferramenta hmmer) permite: I maior controle sobre as op¸c˜oes da ferramenta

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Utilizando o Pfam

Agora vamos rodar o Pfam, tanto a vers˜ao Web quanto a por linha de comando.

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Agenda

Apresenta¸c˜ao

O Portal CitEST

BLAST Pfam

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Referˆ

encias

1. A.M. Amaral, M.S. Reis e F.R. Silva. O Programa BLAST: guia pr´atico de utiliza¸c˜ao. EMBRAPA, dezembro de 2007.

2. BLAST: Basic Local Alignment Search Tool.

http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi. Acesso em 10 de maio de 2009.

3. GenBank. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Genbank. Acesso em 11 de maio de 2009.

4. Laborat´orio de Biotecnologia.

http://biotecnologia.centrodecitricultura.br. Acesso em 20 de maio de 2009.

5. M.S. Reis, M.A. Takita, D.A. Palmieri e M.A. Machado. Bioinformatics for the Citrus EST Project (CitEST). Genet.Mol.Biol. 30:3:0, S˜ao Paulo 2007.

6. Pfam: Home Page. http://pfam.sanger.ac.uk. Acesso em 7 de maio de 2009.

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