TIN SINH HỌC P37

BÀI BÁO CÁO.
Tìm kiếm cơ sở dữ liệu sinh học
Cơ sở dữ liệu sinh học trong phần này chủ yếu đề cập đến các thông tin về trình tự axit nucleic (ADN, ARN), trình tự axit amin của các phân tử protein, thông tin về cấu trúc và giải phẫu của một số genom, mô hình cấu trúc không gian của các đại phân tử.
1. lý thuyết
1.1. Cơ sở dữ liệu về các trình tự:
Năm cơ sở dữ liệu chính trên Internet cung cấp thông tin về trình tự nucleotide và protein:
EMBL cơ sở dữ liệu về các trình tự Nucleotide.
Cơ sở dữ liệu GenBank.
Ngân hàng dữ liệu ADN Nhật Bản (DDBJ) cung cấp thông tin chuỗi nucleotide và protein cũng như các chú thích về ấn phẩm (được nghiên cứu bởi tác giả nào, đăng trên các sách, tạp chí nào…) và chú thích sinh học (có bao nhiêu cặp Nu, bao nhiêu aa...).
The Swiss-Prot là một cơ sở dữ liệu về trình tự protein và cung cấp các chuỗi protein được chú thích bởi các liên kết với cơ sở dữ liệu khác.
The Protein Information Resource (PIR) cơ sở dữ liệu về chuỗi protein .
EMBL Cơ sở dữ liệu trình tự nucleotide (còn được gọi là ngân hàng EMBL) cấu thành tài nguyên trình tự nucleotide chính của châu Âu. Nguồn chính cho các trình tự DNA và RNA được đưa lên trực tiếp từ các nhà nghiên cứu cá nhân, các dự án nghiên cứu gen và các sáng chế ứng dụng, cơ sở dữ liệu được hình thành trong một sự hợp tác quốc tế với GenBank (Mỹ) và Cơ sở dữ liệu ADN của Nhật Bản (DDBJ). Mỗi nhóm trong ba nhóm thu thập một phần của tổng số dữ liệu báo cáo trên toàn thế giới, và tất cả các dữ liệu mới và cập nhật được trao đổi giữa các nhóm trên cơ sở hàng ngày. Cơ sở dữ liệu trình tự nucleotide EMBL tạo thành một phần của cơ sở dữ liệu châu Âu.
1. lý thuyết
1.1. Cơ sở dữ liệu về các trình tự:
Hình cơ sở dữ liệu Nucleotide EMBL
GenBank là một phần của chương trình hợp tác quốc tế về cơ sở dữ liệu trình tự nucleotide, bao gồm ngân hàng dữ liệu ADN của Nhật Bản (DDBJ), Phòng thí nghiệm Sinh học phân tử châu Âu (EMBL), và GenBank tại NCBI. 
1. Lý thuyết
1.1. Cơ sở dữ liệu về các trình tự:
GenBank là một bộ sưu tập của tất cả các trình tự DNA được công khai. Trong GenBank các cá nhân, các nhà khoa học từ khắp nơi trên thế giới, cũng như từ các trung tâm lớn tham gia vào dự án nghiên cứu bộ gen con người. Số lượng các trình tự DNA được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu GenBank, từ tất cả các sinh vật, gần đây đã đạt đến số lượng khổng lồ và tiếp tục phát triển với một tốc độ nhanh chóng.
Cơ sở dữ liệu GenBank được thiết kế để cung cấp thông tin và khuyến khích truy cập trong cộng đồng khoa học. Vì vậy, NCBI không có hạn chế về việc sử dụng hoặc phân phối các dữ liệu trong GenBank.
Hình cơ sở dữ liệu GenBanh
1. Lý thuyết
1.1. Cơ sở dữ liệu về các trình tự:
DDBJ, Ngân hàng dữ liệu DNA của Nhật Bản là ngân hàng dữ liệu về các trình tự nucleotide duy nhất ở châu Á. Cơ sở dữ liệu này trao đổi các dữ liệu thu thập được với Cơ sở dữ liệu EMBL và GenBank. Các cơ sở dữ liệu này hầu như thống nhất được  gọi là “ISND, cơ sở dữ liệu trình tự nucleotide quốc tế". DDBJ thu thập dữ liệu chuỗi chủ yếu là từ các nhà nghiên cứu Nhật Bản, nhưng tất nhiên vẫn chấp nhận dữ liệu từ các nhà nghiên cứu trong bất kỳ các quốc gia khác. 99% dữ liệu INSD từ các nhà nghiên cứu Nhật Bản được gửi thông qua DDBJ.
Mục đích hoạt động chính DDBJ là nâng cao chất lượng INSD. DDBJ đang hoạt động tại trung tâm thông tin sinh học và ngân hàng dữ liệu DNA Nhật Bản, viện di truyền học Mishima, Nhật Bản.
DDBJ bắt đầu hoạt động chính thức vào năm 1986 với sự ủng hộ của Bộ Giáo dục, Khoa học, Thể thao và Văn hóa Nhật 
Hình trang DDBJ (ngân hàng dữ liệu DNA Nhật Bản)
1. Lý thuyết
1.1. Cơ sở dữ liệu về các trình tự:
Swiss-Prot là một cơ sở dữ liệu protein được khởi đầu vào năm 1986 do sự hợp tác của Department of Medical Biochemistry ở Trường đại học Geneva và EMBL. Hiện nay cơ sở dữ liệu này được duy trì bởi SIB (Viện Tin Học Sinh Học Thụy Sĩ) và EBI/EMBL. Cơ sở dữ liệu này cố gắng để cung cấp những thông tin ở mức độ cao bao gồm: các mô tả về chức năng của các protein và cấu trúc của nó, sự cải biến sau phiên mã, các dạng biến đổi và những thông tin khác. Để giảm thiểu sự dư thừa Swiss-Prot liên kết với nhiều nguồn khác. 1996, một chương trình hỗ trợ máy tính cho Swiss-prot được tạo ra gọi là TrEMBL .
Swiss-prot đã trở thành một trong những cơ sở dữ liệu được lựa chọn cho hầu hết các mục đích nghiên cứu. Vào những năm 1998, cơ sở dữ liệu này chứa 70000 mục đăng nhập từ hơn 5000 loài khác nhau tập trung chủ yếu là Homo sapiens, accharomyces cerevisiae, Escherichia coli, Mus musculus và Rattus norvegicus.
Trang Swiss-Prot
1. Lý thuyết
1.1. Cơ sở dữ liệu về các trình tự:
The Protein Information Resource (PIR) được tích hợp tài nguyên sinh học công cộng để hỗ trợ nghiên cứu di truyền, protein và nghiên cứu khoa học.
PIR được thành lập vào năm 1984 bởi Quỹ nghiên cứu y sinh học quốc gia (NBRF) như một nguồn lực để hỗ trợ các nhà nghiên cứu trong việc xác định và giải thích các thông tin về trình tự protein. Trong hơn bốn thập kỷ, PIR đã cung cấp cơ sở dữ liệu protein và các công cụ phân tích miễn phí cho cộng đồng khoa học bao gồm cả cơ sở dữ liệu trình tự Protein (PSD).
Năm 2002 PIR, cùng với các đối tác quốc tế của mình, EBI (Tin Học Sinh Học Viện Châu Âu) và SIB (Viện Tin Học Sinh Học Thụy Sĩ), đã được trao một khoản trợ cấp thành lập nên UniProt , một cơ sở dữ liệu về trình tự protein và chức năng của chúng, thống nhất PIR PSD, Swiss-Prot, và cơ sở dữ liệu EMBL.
Hiện nay, PIR tiếp tục cung cấp các nguồn lực hàng đầu thế giới để hỗ trợ các dữ liệu protein và di truyền. 
Hình trang PIR
1. Lý thuyết
1.1. Cơ sở dữ liệu về các trình tự:
Trong thập niên 70, các phương pháp cô lập trình tự ADN đã được thành lập và ý tưởng về lập bản đồ toàn bộ bộ gen được hình thành.Một số loài sinh vật (vi rút, E. coli, nấm men, ruồi giấm) đã nhanh chóng được nghiên cứu. Một danh sách cập nhật của tất cả các trình tự bộ gen hoàn toàn có sẵn tại http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=genomeprj. Thông tin về bộ gen của một số loài (con người, cây Arabidopsis, Saccharomyces cerevisiae) được cung cấp bởi MIPS (http://mips.gsf.de/), The Munich Information Center Protein Sequences.
Nhiệm vụ của NCBI là phát triển công nghệ thông tin mới để hỗ trợ trong sự hiểu biết về các quá trình cơ bản của phân tử, di truyền và y tế. Cụ thể hơn, NCBI đã tạo ra hệ thống tự động để lưu trữ và phân tích kiến ​​thức về sinh học phân tử, hóa sinh, và di truyền, tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng cơ sở dữ liệu và phần mềm trong nghiên cứu và y tế, phối hợp các nguồn lực để thu thập thông tin sinh học ở cả Mỹ và quốc tế và thực hiện phương pháp nghiên cứu tiên tiến, xử lý thông tin dựa trên máy tính để phân tích cấu trúc và chức năng của các phân tử sinh học quan trọng.
1. Lý thuyết
1.1. Cơ sở dữ liệu về các trình tự:
NCBI thành lập vào ngày 04 Tháng 11 năm 1988, như một bộ phận của Thư viện Y khoa Quốc gia Hoa Kỳ (NLM ) tại Viện Y tế Quốc gia (NIH).
Để thực hiện các trách nhiệm khác nhau của nó, NCBI:
1. Lý thuyết
1.1. Cơ sở dữ liệu về các trình tự:
+Tiến hành nghiên cứu trên các vấn đề y sinh học cơ bản ở cấp độ phân tử bằng cách sử dụng các phương pháp toán học và tin học.
+Duy trì hợp tác với một số viện, học viện, và các cơ quan chính phủ khác.
+Thúc đẩy truyền thông khoa học bằng cách tài trợ các cuộc họp, hội thảo, và hàng loạt các bài giảng.
+Hỗ trợ đào tạo về nghiên cứu cơ bản và ứng dụng trong sinh học cho các nghiên cứu sinh.
+Tham gia vào cộng đồng khoa học quốc tế trong nghiên cứu tin học.
+Phát triển, phân phối, hỗ trợ, và phối hợp truy cập vào một loạt các cơ sở dữ liệu và phần mềm cho cộng đồng khoa học và y tế.
Hình NCBI
Hình cơ sở dữ liệu Uniport
PDB là kho lưu trữ duy nhất trên toàn thế giới thông tin về các cấu trúc 3D của các phân tử sinh học lớn, bao gồm cả protein và axit nucleic. Đây là những phân tử của sự sống được tìm thấy trong tất cả các sinh vật bao gồm vi khuẩn, nấm men, thực vật, ruồi, động vật khác, và con người. Hiểu biết về hình dạng của một phân tử giúp chúng ta hiểu nó hoạt động như thế nào. Kiến thức này có thể được sử dụng để giúp suy ra vai trò của một cấu trúc trong sức khỏe con người và bệnh tật, và trong thuốc phát triển. PDB miễn phí cho người sử dụng. Các kho lưu trữ PDB được cập nhật thứ tư mỗi tuần. PDB được thành lập vào năm 1971 tại Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven và ban đầu có 7 cấu trúc . 
Hình trang PDB
Hình Cơ sở dữ liệu protein (NCBI)
Hình cơ sở dữ liệu Mô hình hóa phân tử (NCBI)
Hình cơ sở dữ liệu hệ gen (NCBI)
Hình cơ sở dữ liệu hệ gen vi sinh vật (TIGR)
Hình Cơ sở dữ liệu mạch đơn nucleotide
Các cơ sở dữ liệu có thể được tìm kiếm có hệ thống, bởi các từ khoá, hoặc bằng trình tự giống nhau.
1. Lý thuyết
1.1. Cơ sở dữ liệu về các trình tự:
+ Ý nghĩa của cơ sở dữ liệu ADN và Protein.
Đối với trình tự nucleotit:
So sánh một đoạn ADN bất kỳ với các dữ liệu trong ngân hàng gen có thể chúng ta xác định được đoạn ADN đó của sinh vật nào .
Biết được trình tự sắp xếp các nucleotit của một đoạn ADN có thể suy ra trình tự các axit amin tương ứng trên mạch polypeptide của đoạn ADN đó mã hóa.
Xác định đột biến, sự sai khác về trình tự nucleotit trong cùng một sản phẩm gen (isozyme, allozyme…) có ý nghĩa trong nghiên cứu tiến hóa và ứng dụng thực tiễn.
Biết được trình tự của một gen (chẳng hạn gen ung thư hay sự có mặt của các virus nguy hiểm …) người ta có thể phát hiện sớm bằng kỹ thuật PCR, lai ADN để ngăn chặn, điều trị.
Về mặt phân loại sinh học, đối với một số gen có tính bảo thủ cao, mang tính đặc thù loài, chẳng hạn các gen mã hóa cho ARN ribosome. Dựa vào những trình tự ADN của các gen này ở những loài sinh vật khác nhau mà người ta có thể so sánh chúng trên cơ sở xác định mức độ sai khác về trình tự nucleotit từ đó mô phỏng mối quan hệ loài, dưới loài.
Thiết kế những cặp mồi (primer) để nhân bản các đoạn này cho những mục đích nghiên cứu khác nhau như : Nghiên cứu sự có mặt của gen đó trong các sinh vật khác nhau (xác định sự có mặt gen chống bệnh, xác định giới tính, bệnh di truyền…). Ngoài ra, còn sử dụng các kỹ thuật microarray, DNA chip để phát hiện sự có mặt và mức độ hoạt động của các gen trong những điều kiện nhất định.
1. Lý thuyết
1.1. Cơ sở dữ liệu về các trình tự:
Từ trình tự nucleotit của một phân tử ADN có thể biết được bản đồ các vị trí nhận biết của các enzym cắt hạn chế. Điều này đặc biệt có ý nghĩa trong kỹ nghệ ADN tái tổ hợp.
Một trong những phương pháp trị liệu gen dựa trên trình tự ribonucleotit trên phân tử ARN thông tin để tổng hợp sợi bổ sung nhằm ngăn chặn sự hoạt động của các gen đó.
Một trong những ứng dụng quan trọng đó là chuyển gen để tạo ra các sinh vật mới mang những đặc tính mong muốn hoặc có thể chuyển gen vào các tế bào vi khuẩn, nấm men… để sản xuất sản phẩm gen theo con đường tái tổ hợp (protein, enzym, vaccine và các hợp chất có hoạt tính sinh học).
1. Lý thuyết
1.1. Cơ sở dữ liệu về các trình tự:
Đối với trình tự axit amin
Nếu như chúng ta biết được thành phần, trình tự sắp xếp của các axit amin trong phân tử protein, enzym nào đó có thể đánh giá được sự sai khác giữa các axit amin trong các phân tử protein, enzym cùng chức năng ở các loài khác nhau để biết được thành phần axit amin nào đóng vai trò quan trọng.
Từ trình tự axit amin của phân tử protein, có thể suy diễn ra trình tự nucleotit của gen mã hóa.
Từ trình tự axit amin có thể dự đoán được cấu trúc ba chiều, vị trí hoạt động (domain) của phân tử protein, enzym đó.
Ngày nay, việc phát hiện sự tương đồng hay sự có mặt của phân tử protein có thể được thực hiện bằng các kỹ thuật hiện đại như khối phổ. Tuy nhiên việc xác định trình tự các axit amin là không thể thiếu được.
1. Lý thuyết
1.1. Cơ sở dữ liệu về các trình tự:
1.2. Cơ sở dữ liệu về các tác phẩm và sáng chế:
Các trình duyệt Entrez cũng cung cấp khả năng tìm kiếm MEDLINE (cơ sở dữ liệu về y học) (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi), một cơ sở dữ liệu về ấn phẩm sinh học và y tế có thể được truy cập tại Thư viện y khoa quốc gia Hoa Kỳ. Trích dẫn bao gồm cả thông tin về trình tự protein hoặc nucleotide được liên kết với các cơ sở dữ liệu tương ứng và các trích dẫn khác có liên quan. Cơ sở này cho phép tìm thấy một số lượng lớn các trích dẫn mà bạn quan tâm một khi bạn đã tìm thấy một vài trích dẫn có liên quan, và làm tăng khả năng tìm kiếm của bạn lên đáng kể.
Hình trang http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi
Một trình tìm kiếm các bằng sáng chế của Mỹ đang được cung cấp bởi US Patent và Trademark Office (http://www.uspto.gov/patft/index.html).
1.2. Cơ sở dữ liệu về các tác phẩm và sáng chế:
Hình trang http://www.uspto.gov/patft/index.html
The Bioinformatic Links Directory (http://bioinformatics.ubc.ca/resources/links_directory/) là một nguồn tài nguyên cộng đồng trực tuyến có chứa các công cụ, cơ sở dữ liệu, tài nguyên cho tin sinh học và nghiên cứu sinh học phân tử.
1.2. Cơ sở dữ liệu về các tác phẩm và sáng chế:
Hình trang http://bioinformatics.ubc.ca/resources/links_directory/
2.2. bài tập:
Bài 1: Tìm kiếm các trình tự của các epxide hydrolase (EH) từ chuột trong SWISSProt. Trình bày kết quả bằng signal anchor ?
Bài 2:Đó là nhóm nghiên cứu (tên người đứng đầu của nhóm và thành viên) đã tìm ra bản X-ray các cấu trúc của epxide hydrolase này.
Bài 3:Tìm kiếm một ấn phẩm về cấu tạo epxide hydrolase, dựa trên cấu trúc X-ray. Chọn một ấn phẩm có sẵn trực tuyến, tải các file PDF, và tìm thấy những hình ảnh thích hợp và văn bản.
Giải:
Bài 1:
http://www.uniprot.org/uniprot/P34914
http://www.uniprot.org/uniprot/Q9D379
3. giới thiệu ngắn về epoxit hydrolases:
3.1. epoxit hydrolases:
Epoxit hydrolases bao gồm một nhóm các enzym liên quan có liên quan về mặt chức năng đến xúc tác cho việc bổ sung nước cho các hợp chất oxirane (epoxit), từ đó tạo ra trạng thái trans-diols. Những Epoxit hydrolases đã được tìm thấy trong tất cả các loại sinh vật sống, bao gồm cả động vật có vú, vật không xương sống, thực vật, nấm và vi khuẩn.
Ở động vật, sự quan tâm lớn trong Epoxit hydrolases là hướng về khả năng giải độc của chúng cho epoxit vì chúng là biện pháp bảo vệ quan trọng chống lại các tác nhân gây độc cho tế bào và gây hại cho di truyền của các dẫn xuất oxirane thường phản ứng với chất có ái lực điện từ (electrophiles) vì những căng thẳng cao của hệ thống vòng ba-bộ phận và độ phân cực mạnh của liên kết C-O. Điều này quan trọng bởi vì epoxit là chất chuyển hóa trung gian thường xuyên phát sinh trong quá trình biến đổi sinh học của các hợp chất .
3. giới thiệu ngắn về epoxit hydrolases:
3.1. epoxit hydrolases:
Người ta quan tâm đến Epoxit hydrolases vi sinh vật bởi vì tiềm năng của các enzym này là xúc tác sinh học enantioselective. Do phản ứng hóa học của chúng, epoxit đại diện cho các khối xây dựng đa năng hóa học. Đặc biệt là tiềm năng của Epoxit hydrolases cho độ phân giải chiral, từ enzyme thường có bản chất enantioselective.
2.3.2 Cấu trúc
Epoxit hydrolases là bộ phận của một họ lớn của các enzyme có cấu trúc ba chiều thông thường, enzyme hydrolase  / 
Trình tự amino-acid giống nhau giữa các thành viên khác nhau của nhóm này thường rất thấp và chủ yếu giới hạn trong phạm vi hydrolase /.
Tính đến 1999 chỉ có ba cấu trúc được biết đến!
Agrobacterium radiobacter AD1 (tháng 10 năm 1998)
Mus musculus cytoplasmatic EH (tháng 8 năm 1999)
Aspergillus niger (tháng 11 năm 1999)