Jump to Navigation

Εργασίες Σεμιναρίων - Νοέμβριος 2016

Γενικές οδηγίες

Για τα σεμινάρια θα εργαστείτε σε μικρές ομάδες (3-4 φοιτητές). Τα θέματα των σεμιναρίων ξεκινούν από ένα βιολογικό ερώτημα και αφορούν τη συλλογή και ανάλυση δεδομένων με κατάλληλα εργαλεία υπολογιστικής βιολογίας και βιοπληροφορικής. 

 

Ο στόχος των σεμιναρίων του μαθήματος ΒΙΟ650 είναι πολλαπλός:

 
1. Εξοικείωση με την αναζήτηση βιβλιογραφίας
2. Ανάπτυξη ερευνητικού πνεύματος – θέση ερευνητικών ερωτημάτων
3. Εξοικείωση με εργαλεία υπολογιστικής βιολογίας και βιοπληροφορικής στην επί- λυση πραγματικών βιολογικών προβλημάτων
4. Ανάπτυξη δεξιοτήτων επικοινωνίας και εργασίας σε ομάδες

 

Η κάθε ομάδα θα επιλέξει ένα από τα παρακάτω θέματα και θα παραδώσει σύντομο γραπτό κείμενο (μέχρι 5000 λέξεις) με μορφή ερευνητικού άρθρου και θα παρουσιάσει τα αποτελέσματα της εργασίας της σε σύντομο ανοικτό σεμινάριο (20 λεπτά). Στη διαδικασία εκπόνησης του σεμιναρίου, η κάθε ομάδα θα έχει τη δυνατότητα να λάβει βοήθεια μόνο από το διδάσκοντα και τους βοηθούς του μαθήματος.

 

Θέμα 1: Εσφαλμένες εγγραφές σε βάσεις δεδομένων αλληλουχιών

Μια αναζήτηση στη βάση δεδομένων UniProt με το προφανές τυπογραφικό σφάλμα “Dehydrofolate reductase” (έναντι του σωστού “Dihydrofolate reductase”) επιστρέφει αριθμό από εγγραφές οι οποίες δεν έχουν ελεγχθεί από τους φροντιστές της βάσης δεδομένων.

 

Χρησιμοποιώντας τη διεθνή βιβλιογραφία, τις βάσεις δεδομένων και τα υπολογιστικά εργαλεία που συζητήθηκαν στο μάθημα (ή και άλλα που εσείς θα κρίνετε απαραίτητο) να απαντήσετε στα παρακάτω ερωτήματα:

 

α. Ποιές εγγραφές είναι αυτές και από ποιά είδη προέρχονται; Κατασκευάστε ένα πίνακα που να συνοψίζει τα αποτελέσματά σας.

β. Πότε καταχωρήθηκε η κάθε μία στη βάση δεδομένων;

γ. Τι νομίζετε ότι “πήγε στραβά” και συσσωρεύθηκαν τόσες εγγραφές με το ίδιο ακριβώς σφάλμα στην περιγραφή του πρωτεϊνικού μορίου;

δ. Τι ομοιότητα έχουν αυτές οι εγγραφές ανά δύο στην αμινοξική τους αλληλουχία; Παρατηρείτε κάτι περίεργο;

ε. Πόσο μοιάζουν στην αλληλουχία τους με τη διυδροφολική αναγωγάση που κωδικοποιείται στο χρωμοσωμικό DNA του στελέχους K12 του εντεροβακτηρίου Escherichia coli; Υπάρχει σχετική ομοιότητα στη δομή των πρωτεϊνών αυτών;

 

Ερώτηση BONUS 

Μπορείτε να εντοπίσετε άλλα τυπογραφικά σφάλματα στα ονόματα γονιδίων ή πρωτεϊνών που έχουν παρεισφρήσει στις αντίστοιχες βάσεις δεδομένων;

 

Να σχολιάσετε τα αποτελέσματά σας.

 

Σημείωση: Για να απαντήσετε κάποιο/α από τα παραπάνω ερωτήματα πιθανόν να σας είναι χρήσιμο να μελετήσετε το άρθρο ανασκόπησης [1].

 

Βιβλιογραφία

1. Howell EE. (2005) Searching Sequence Space: Two Different Approaches to Dihydrofolate Reductase Catalysis. Chembiochem 6 (4), 590-600..

 

 

Θέμα 2: Εξελικτική ιστορία των πρωτεϊνών του πυρηνικού πόρου των ευκαρυωτικών οργανισμών.

Ο πυρήνας των ευκαρυωτικών κυττάρων διαχωρίζεται από το κυτταρόπλασμα από τον πυρηνικό φάκελο (nuclear envelope), ένα σύστημα που αποτελείται από δύο μεμβράνες. Η μεταφορά μακρομορίων από και προς τον πυρήνα πραγματοποιείται μέσω μεγάλων πρωτεϊνικών συμπλόκων (Σύμπλοκο πυρηνικού πόρου - Nuclear Pore Complex, NPC)[1]. Οι πρωτεϊνες που απαρτίζουν τα σύμπλοκα αυτά φαίνεται να είναι σε μεγάλο βαθμό συντηρημένες σε όλους τους ευκαρυωτικούς οργανισμούς [2,3].

 

Σε μια πρόσφατη εργασία [4] ανακαλύφθηκε ότι στα τρυπανοσώματα αρκετές από τις υπομονάδες αυτού του υπερμοριακού συμπλόκου δεν “μοιάζουν” με τις ήδη γνωστές από άλλα είδη.

 

Με βάση τις πληροφορίες που μπορείτε να ανακτήσετε από τη σχετική δημοσίευση [4] και χρησιμοποιώντας τη διεθνή βιβλιογραφία, τις βάσεις δεδομένων και τα υπολογιστικά εργαλεία που συζητήθηκαν στο μάθημα να απαντήσετε στα παρακάτω ερωτήματα:

 

α. Να συλλέξετε με βάση τη δημοσίευση [4] τις αλληλουχίες των υπομονάδων του πυρηνικού πόρου των τρυπανοσωμάτων και να κατασκευάσετε ένα πίνακα με τα ονόματα των πρωτεϊνών και τους αριθμούς καταχώρησης των αντίστοιχων αλληλουχιών στις βάσεις δεδομένων γονιδίων/πρωτεϊνών.

β. Να εντοπίσετε ομοιότητες σε επίπεδο αμινοξικής αλληλουχίας με τις αντίστοιχες πρωτεϊνες από τους οργανισμούς Homo sapiens, Drosophila melanogaster, Saccharomyces cerevisiae, Plasmodium falciparum

γ. Για ποιες από τις παραπάνω πρωτεϊνες μπορείτε να εντοπίσετε ομολογία με πρωτεϊνες με πειραματικά προσδιορισμένη τρισδιάστατη δομή;

 

Ερώτηση BONUS 

Μπορείτε να βρείτε ομοιότητες στην αλληλουχία των πρωτεϊνών του πυρηνικού πόρου με πρωτεϊνες από βακτήρια ή αρχαιοβακτήρια;  

 

Να σχολιάσετε τα αποτελέσματά σας.

 

Βιβλιογραφία

1. Κεφάλαιο 9 - “Το Κύτταρο: Μια Μοριακή Προσέγγιση”, Geoffrey M. Cooper - Robert E. Hausman, ISBN: 978-960-99895-2-7, Ακαδημαϊκές Εκδόσεις, 2011. (http://www.academicbooks.gr/sites/default/files/the_cell_sample_ch09.pdf

2. Snapshots: The Nuclear Envelope (Part I and II). http://snapshots.cell.com/

3. Neumann N, Lundin D, Poole AM (2010) Comparative Genomic Evidence for a Complete Nuclear Pore Complex in the Last Eukaryotic Common Ancestor. PLoS ONE 5(10): e13241. doi:10.1371/journal.pone.0013241

4. Obado SO, Brillantes M, Uryu K, Zhang W, Ketaren NE, Chait BT, Field MC, Rout MP. (2016) Interactome Mapping Reveals the Evolutionary History of the Nuclear Pore Complex. PLoS Biol. 14(2):e1002365. doi: 10.1371/journal.pbio.1002365.

 

Θέμα 3: Πρωτεϊνικά μόρια που εμπλέκονται στον αυτισμό

Οι διαταραχές αυτιστικού χαρακτήρα (autism spectrum disorders) επηρρεάζουν σημαντικό αριθμό ατόμων διαφόρων ηλικιών και διάφορα γονίδια έχουν αναφερθεί στη βιβλιογραφία να εμπλέκονται στις διαταραχές αυτές [1]. Στη βάση δεδομένων UniProt υπάρχει αριθμός εγγραφών ανθρώπινων πρωτεϊνών με τη λέξη-κλειδί (Keyword) “autism spectrum disorder”, για τις οποίες μποπρούμε να πιθανολογήσουμε ότι έχει εξερευνηθεί σε κάποιο βαθμό η σχέση τους με τις συγκεκριμένες διαταρααχές.

 

Με βάση τις πληροφορίες που μπορείτε να ανακτήσετε από τις εγγραφές της UniProt και χρησιμοποιώντας τη διεθνή βιβλιογραφία, τις βάσεις δεδομένων και τα υπολογιστικά εργαλεία που συζητήθηκαν στο μάθημα να απαντήσετε στα παρακάτω ερωτήματα:

 

α. Να συλλέξετε τις σχετικές πρωτείνικές αλληλουχίες.

β. Να δημιουργήσετε ένα πίνακα όπου για κάθε αλληλουχία να συνοψίζετε τί είναι γνωστό για τη σχέση της με τον αυτισμό.

γ. Να εντοπίσετε πιθανές ομόλογες αλληλλουχίες στους οργανισμούς Mus musculus, Drosophila melanogaster, Xenopus laevis, Saccharomyces cerevisiae.

δ. Για ποιες από τις παραπάνω πρωτεϊνες μπορείτε να εντοπίσετε ομόλογία με πρωτεϊνες με πειραματικά προσδιορισμένη τρισδιάστατη δομή;

 

Ερώτηση BONUS 

Μπορείτε να βρείτε περιοχές με ακραία αμινοξική σύσταση στις συγκεκριμένες πρωτεϊνες;

 

Να σχολιάσετε τα αποτελέσματά σας.

 

Βιβλιογραφία

1. Sahin, M. and Sur, M. (2015). Genes, circuits, and precision therapies for autism and related neurodevelopmental disorders. 



by Dr. Radut.