Bai 5 tin sinh hoc

PHÂN TÍCH TRÌNH TỰ DNA VÀ PROTEIN BẰNG
ORF-DNA CLUB

MỤC TIÊU CỦA MÔN HỌC
Xác định một trình tự những nucleotide mã hóa cho protein

Xác định được vị trí bắt đầu và vị trí kết thúc của đoạn gen


Phân tích đoạn antisene theo chiều ngược lại của DNA bổ sung
Quá trình phiên mã RNA từ DNA
CCTGAGCCAACTATTGATGAA
CCUGAGCCAACUAUUGAUGAA
PEPTIDE
Sự sao chép sinh vật prokaryotic
và eukaryotic
Quá trình phiên mã RNA từ DNA
Dịch mã theo quy tắc một gene một protein
Dịch mã trong Prokaryotes
Promoter
Gene1
Gene2
Gene N
Terminator
Transcription
RNA Polymerase
mRNA 5’
3’
1
2
N
Polypeptides
N
C
N
C
N
C
1
2
3
Dịch mã protein
Khung đọc mở là gì?
Đoạn trình tự nằm giữa một bộ ba khởi đầu và một bộ ba kết thúc tương ứng cùng khung đọc được gọi là khung đọc mở (ORF = open reading frame).
Đặc điểm này được dùng để xác định các trình tự ADN mã hoá protein trong các dự án giải mã hệ gen.


UAA,UAG
UGA
(TAA, TAG, TGA)

ORF - Khung đọc mở
Trong Di truyền phân tử, một ORF là một bộ phận của gene của sinh vật mà bao gồm một chuỗi trình tự các base có khả năng mã hóa cho một protein.

Trong một gene, các ORF nằm giữa trình tự khởi đầu (codon bắt đầu) và trình tự kết thúc (codon kết thúc).

Các ORF luôn luôn được bắt gặp khi di chuyển vị trí ngang qua các mẩu DNA trong lúc cố gắng xác định vị trí một gene.

Bởi vì các sai khác tồn tại trong trình tự khởi đầu của các sinh vật với mã di truyền khác nhau, ORF sẽ được xác định khác nhau.
Ví dụ, nếu một phần của bộ gene đã được giải trình tự
Các ORF có thể được xác định vị trí bằng cách khảo sát mỗi một trong số 3 ORF có thể có (hoặc 6 đối với DNA mạch kép).
Trong trình tự này hai nằm ngoài 3 khung đọc có thể là "mở". Đây là một trong hai trình tự mRNA có thể có của sự phiên mã, và chúng ta thấy rằng nó có thể được đọc theo 3 cách khác nhau:
1. UCU AAA AUG GGU GAC
2. ..CUA AAA UGG GUG AC
3. ....UAA AAU GGG UGA C

Khung đọc mở
Mỗi trình tự ADN có thể đọc theo ba khung đọc khác nhau, phụ thuộc vào bazơ nào được chọn làm bazơ khởi đầu.



Trên mỗi phân đoạn ADN mạch kép về lý thuyết có thể có tối đa sáu khung đọc mở (ORF) khác nhau.
Khung đọc mở
Ngoài việc quy định điểm bắt đầu quá trình tổng hợp protein, bộ ba mã khởi đầu (AUG) còn xác định khung đọc của trình tự ARN.


Có thể có ba bộ ba cho bất kỳ một trình tự bazơ nào, phụ thuộc vào bazơ nào được chọn làm bazơ bắt đầu của codon.
CÔNG CỤ VÀ CÁCH THỰC HiỆN
Tìm ORF finder trong google
ORF FINDER (OPEN READING FRAME FINDER)
Nhập trình tự DNA vào khung ORF finder
Nhập trình tự
Kết quả phân tích DNA
Chỉ trình bày khung đọc mở tổi thiểu 100 acid amin
Ý nghĩa của các khuôn đọc
Khung đọc mở (ORF)
Forward DNA strand
Reverse DNA strand
F1
F2
F3
F6
F5
F4
*

*

*

*

Start signal
Stop signal
*

*

*

*
*


*
*

*


*

Total ORFs in F1: 3
Total ORFs in F2: 2
Total ORFs in F3: 1
Total ORFs in F4: 1
Total ORFs in F5: 3
Total ORFs in F6: 2

Total ORFs: 12
Trình tự DNA có thể được đọc trong 6 khung đọc ở các sinh vật có DNA mạch đôi; 3 khung đọc trên mỗi mạch..
Chiều dịch mã trong sáu khuôn đọc ORF
5’ AATGGCAATCCGCGTAGACTAGGCA 3’
3’ TTACCGTTAGGCGCATCTGTATCGT 5’
AATGGCAATCCGCGTAGACTAGGCA
AATGGCAATCCGCGTAGACTAGGCA
AATGGCAATCCGCGTAGACTAGGCA
TTACCGTTAGGCGCATCTGTATCGT
TTACCGTTAGGCGCATCTGTATCGT
TTACCGTTAGGCGCATCTGTATCGT
+1
-2
-3
-1
+2
+3
Six reading frames
AATGGCAATCCGCGTAGACTAGGCA
N G N P R R L G
AATGGCAATCCGCGTAGACTAGGCA
W Q S A * T R
TTACCGTTAGGCGCATCTGTATCGT
TTACCGTTAGGCGCATCTGTATCGT
TTACCGTTAGGCGCATCTGTATCGT
+1
-2
-3
-1
+3
AATGGCAATCCGCGTAGACTAGGCA
M A I R V D * A
+2
Click vào
Sử dụng blastp phân tích chức năng đoạn gen mã hóa cho protein
Kết quả phân tích
Click vào
Tìm ORF bằng DNA club
PHÂN TÍCH SÁU KHUNG ĐỌC MỞ
CHUYỂN ĐỔI TRÌNH TỰ DNA VÀ AMINO ACID

Phân tử DNA có cấu trúc mạch kép song song và ngược chiều. Do vậy, trình tự DNA có thể chuyển đổi trên hai trình thức, ngược chiều (reverse) và bổ sung (complement) dựa trên nguyên tắc bổ sung A – T, G – C.
Muốn nghiên cứu trên trình tự ngược chiều của trình tự DNA đã biết. Đặc biệt là trong ứng dụng việc tạo ra gen antisense (gen mạch đối nghĩa), sự biểu hiện của gen này sẽ tạo ra một mRNA có trình tự bổ sung và bắt cặp được với mRNA của gen gốc bằng cách này ức chế sự biểu hiện một gen gốc không mong muốn

Người nghiên cứu cần chuyển đổi những dữ liệu của trình tự DNA ở gen gốc thành trình tự ngược chiều bổ sung của nó. Khi đó chúng ta cần được hỗ trợ bởi chức năng reverse của phần mềm để chuyển đổi trình tự DNA có sẵn thành trình tự ngược chiều của nó.
Trước hết, bảng các codon mã hóa và acid amin tương ứng được lưu trong chương trình. Quá trình dịch mã trên máy tính được tiến hành bằng cách lập chuỗi liên tục các bộ ba nucleotide trên trình tự khuôn; sau đó, chuyển các nhóm ký tự này thành một mã ký tự qui định
Sử dụng chức năng revese
Với chức năng reverse, trình tự DNA sẽ được đọc và trình bày theo chiều ngược lại với trình tự ban đầu:
5`-AAATTTGGGCCCAAAGGG-3`
5`-GGGAAACCCGGGTTTAAA-3`
Sử dụng chức năng revese và complement trong DNA club
Chức năng reverse và complement cho phép người sử dụng cũng có nhu cầu chuyển đổi, dịch mã từ các dữ liệu DNA thành các dữ liệu protein.

Nói cách khác, với một số phần mềm dành cho sinh học phân tử, chúng ta có thể "dịch mã nhân tạo", để từ đó, nghiên cứu và xác định trên protein.
Sử dụng chức năng revese và complemnt trong DNA club
Dịch mã ra protein
Ứng dụng trong việc tạo mã nhân tạo
Ứng dụng trong nông nghiệp
Hầu hết khoai tây thu nhập trên thị trường điều quá chín, nên khi đến người tiêu dùng khoai tây điều bị hư do enzyme sản xuất ethylene là nguyên nhân thúi khoai tây

Chuyển gen vào bộ gen của khoai tây một RNA antisense bổ sung với RNA sản xuất ethylene

Những khoai tây chỉ có chiếm 10% ethylene so với khoai tây bình thường
Ứng dụng trong thực vật
BÀI TẬP
1. Chuyển trình tự DNA có mã số truy cập là AB036913 thành trình tự ngược chiều của nó.
2. Hãy chuyển trình tự bổ sung với trình tự DNA có mã số truy cập là AB036913.
3. Tìm khung đọc mở của HBV với mã số truy cập là NC_003977.1 bằng ORF và DNA club
4. Tìm hiểu chức năng của protein của HBV trong từng khung đọc, tìm mã mở đầu mã kết thúc của gene HBV
http://translate.google.com.vn/translate?hl=vi&langpair=en%7Cvi&u=http://www.geneinfinity.org/sms_orffinder.html

Thank You