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C U R S O S E M B I O L O G I A , B I O Q U Í M I C A , B I O T E C N O L O G I A , C I Ê N C I A S B I O M É D I C A S E
E N G E N H A R I A B I O L Ó G I C A
Bioinformática
João Varela jvarela@ualg.pt
Aula T7
Temas da Aula T7
Taxonomia (Annotathon) Ontologia Génica (GO) Conclusões (Annotathon)
Taxonomia
Uma das funções das anotações (meta)genómicas é a definição do táxon da fonte de material genético
Tipos de Classificações
Classificação hierárquica (de Lineu) Classificação cladística
Classificação Hierárquica de Sistemas Biológicos
Domínio Superreino, Reino, Subreino Superfilo, Filo (≈ divisão), Subfilo (Superclasse,) Classe, Subclasse Superordem, Ordem, Subordem (, Infraordem) (Superfamília, Epifamília,) Família, Subfamília (, Tribo,
Subtribo, Infratribo) Género, Subgénero Espécie, Subespécie Estirpe (≈ variedade)
Clades
Clades – ramos monofiléticos de uma árvore filogenética
Monofilia, Parafilia e Polifilia
Grupo monofilético – grupo taxonómico que provém de um ancestral comum cujos descendentes se encontram incluídos neste grupo (≈ grupo holofilético)
Grupo parafilético – grupo taxonómico que provém de um ascendente comum cujos descendentes se encontram parcialmente incluídos neste grupo
Grupo polifilético – grupo taxonómico que provém de mais que um ascendente
Monofilia, Parafilia e Polifilia
Clades
NCBI Taxonomy Database
Cada táxon tem um nº de identificação - NCBI numerical identifier ou Taxonomy ID
Taxonomia: Annotathon
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy/
Pesquisa por táxon ou identificador numérico
Colocar o identificador numérico no campo Taxonomy para o táxon menos abrangente ao qual a sequência deverá pertencer com uma elevada probabilidade (analisar valores E do BLAST e o nó imediatamente superior do ramo à qual pertence a sequência em estudo das árvores filogenéticas obtidas)
Raramente se consegue identificar até à espécie a fonte biológica de sequências metagenómicas
Temas da Aula T7
Taxonomia (Annotathon) Ontologia Génica (GO) Conclusões (Annotathon)
Ontologia Génica (GO)
Componente celular (biologia celular)
Função molecular / bioquímica (biologia molecular)
Processo Biológico (biologia de sistemas)
Iniciativa bioinformática (geneontology.org) para definir termos GO em três domínios diferentes:
Componente Celular
Localização do produto génico dentro e / ou fora da célula
A localização é uma pista onde a proteína / RNA actua na célula, que por sua vez é uma pista para a sua função
Bioinformática da previsão do tráfico intracelular
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.2303
Tráfego Biossintético
Tráfego Retentivo
Tráfego Endocítico
Vias de tráfego biossintético, endocítico e retentivo
Retículo Endoplasmático Rugoso
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.2205
A via biossintético-secretora inicia-se no RER
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.2215
Existência de péptido sinal numa sequência é indicadora de que a proteína é secretada ou está no sistema endomembranar
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.2227
Existência de péptido sinal numa sequência é indicadora de que a proteína é secretada ou está no sistema endomembranar
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.2303
Tráfego Biossintético-Secretor
Existência de um sinal de retenção ou domínios transmembranares numa sequência é indicadora de que a proteína é membranar
Tráfico intracelular para mitocôndrias e cloroplastos
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?highlight=Transport,Proteins,Mitochondria,Chloroplasts&rid=mboc4.section.2176
Proteínas com assinaturas de importação para mitocôndrias deverão ter localização mitocondrial
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.2183
Proteínas com assinaturas de importação para cloroplastos deverão ter localização plastidial
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.2192
Ferramentas bioinformáticas para prever a localização intracelular de proteínas
PSORT http://psort.nibb.ac.jp/
SignalP Web Server http://www.cbs.dtu.dk/services/SignalP/
TargetDB http://targetdb.pdb.org/
Ontologia Génica
Componente celular (biologia celular)
Função molecular / bioquímica (biologia molecular)
Processo Biológico (biologia de sistemas)
Iniciativa bioinformática (geneontology.org) para definir termos em três domínios diferentes:
Biologia molecular de um gene
Função bioquímica / molecular de um gene e respectivo produto (RNA e / ou proteína) (por ex., catálise enzimática)
Ligação a outras moléculas
Exs: lactase, acetil-CoA carboxilase, ligação a DNA
Ontologia Génica
Componente celular (biologia celular)
Função molecular / bioquímica (biologia molecular)
Processo Biológico (biologia de sistemas)
Iniciativa bioinformática (geneontology.org) para definir termos em três domínios diferentes:
Processos biológicos
Metabolismo das purinas Metabolismo de glícidos Locomoção Fototactismo / Fototaxia Fotossíntese Respiração Etc.
Conjunto de eventos moleculares com princípio e fim bem definidos:
Exemplo de termo GO
Gene product: Actin, alpha cardiac muscle 1, UniProtKB:P68032
GO term: heart contraction ; GO:0060047
Utilização de termos GO no Annotathon
Escolher a função molecular e / ou o processo biológico em que a proteína / RNA participa
Para realizar esta anotação verificar quais os termos obtidos no BLAST e InterPro
Caso não existem termos GO nas anotações do GenBank, analisar os valores E de sequências homólogas ou domínios funcionais homólogos e atribuir termos GO à sequência e explicar a vossa decisão em RESULT ANALYSIS
Annotathon: Análise de Resultados Critérios de Avaliação
ORFs Massa Molecular Domínios BLAST e Lineage Report MSA Filogenia e Taxonomia Ontologia Conclusões
Critérios de Avaliação: ORFs e Análise de Resultados respectiva
Codão START existe? Está correcto? Codão STOP existe? Está correcto? ORF contém codões STOP internos? Discute qual o quadro de leitura e cadeia em que ela se
encontra? Existem ORFs maiores? Se sim, discute porque não escolheu
essa para ser analisada? Existem ORFs adicionais com significado biológico? Determinou se a sequência é codificante ou não? Disse que era não codificante quando o tamanho da sequência
não aponta para isso? Discute quantas ORFs encontrou nas duas cadeias? O protocolo está correcto e completo?
Annotathon: Análise de Resultados Critérios de Avaliação
ORFs Massa Molecular Domínios BLAST e Lineage Report MSA Filogenia e Taxonomia Ontologia Conclusões
Critérios de Avaliação: Massa Molecular
Não calculou a massa molecular da proteína quando a proteína está claramente completa?
Calculou a massa molecular da proteína quando a proteína está claramente incompleta?
Annotathon: Análise de Resultados Critérios de Avaliação
ORFs Massa Molecular Domínios BLAST e Lineage Report MSA Filogenia e Taxonomia Ontologia Conclusões
Domínios Proteicos e Análise de Resultados
Discute a lista de domínios presente em RAW results e respectivas funções?
Discute os valores E respectivos? Discute quais os domínios correctos e os domínios
redundantes (sobrepostos)? Discute a função da proteína à luz dos domínios
encontrados? Os domínios estão correctamente apresentados no
esquema gráfico? Colocou os resultados todos em RAW RESULTS?
Annotathon: Análise de Resultados Critérios de Avaliação
ORFs Massa Molecular Domínios BLAST e Lineage Report MSA Filogenia e Taxonomia Ontologia Conclusões
BLAST: Análise de Resultados
A lista de resultados (hits) está completa? A lista dos 12 melhores alinhamentos está completa? Tem
sequências a mais? Analisa os valores E, o nº de hits e a localização das homologias nos
alinhamentos? Analisa a função possível da proteína? Analisa se a proteína tem proteínas homólogas conhecidas? O protocolo está correcto? Desistiu logo com resultados do BLASTp sem ter tentado análises
alternativas (por ex., BLASTx)? Discute os resultados do Lineage Report? Discute a escolha dos ingroups e outgroups? Discute a escolha das sequências para fazer os alinhamentos
múltiplos? Escolheu o nº máximo de hits correcto?
Annotathon: Análise de Resultados Critérios de Avaliação
ORFs Massa Molecular Domínios BLAST e Lineage Report MSA Filogenia e Taxonomia Ontologia Conclusões
MSA: Análise de Resultados
Determinou o início da ORF olhando para os resultados do MSA?
Discutiu se as sequências no MSA têm o mesmo tamanho?
Os resultados do MSA batem certo com os resultados dos domínios? Isso é discutido?
O alinhamento MSA está correcto e bem apresentado (contém nomes fáceis de identificar, por ex.)?
O alinhamento MSA contém sequências repetidas? Adicionou a ORF desconhecida ao MSA? (erro
frequente!)
Annotathon: Análise de Resultados Critérios de Avaliação
ORFs Massa Molecular Domínios BLAST e Lineage Report MSA Filogenia e Taxonomia Ontologia Conclusões
Filogenia e Taxonomia: Análise de Resultados
O protocolo está correcto? Apresentação da árvore está correcta? Colocaram os
nomes dos taxa (género, classe, por ex.) nas folhas da árvore?
Discutiu a topologia das árvores? Realizou a construção de árvores com os 2 métodos
(NJ e ML)? Discutiu se as árvores são concordantes? Seleccionou qual o grupo taxonómico mais provável?
Annotathon: Análise de Resultados Critérios de Avaliação
ORFs Massa Molecular Domínios BLAST e Lineage Report MSA Filogenia e Taxonomia Ontologia Conclusões
Ontologia Génica
Escolheu o processo biológico correcto? Escolheu a função molecular correcta?
Annotathon: Análise de Resultados Critérios de Avaliação
ORFs Massa Molecular Domínios BLAST e Lineage Report MSA Filogenia e Taxonomia Ontologia Conclusões
Conclusões
Discutir argumentos a favor / contra a hipótese da sequência ser codificante ou não (usar números)
Discutir a sua função bioquímica e a sua participação num dado processo biológico
Discutir a classificação taxonómica
O que se deve EVITAR nas Conclusões
A descrição em que botões se clicou A descrição do método utilizado Escrever conclusões mal estruturadas (escrita telegráfica) Pôr “palha” na esperança de obter melhor nota Fazer plágio, copiando e colando descrições de funções
de páginas da Internet (implica anulação da anotação!) Não relacionar conclusões dos vários campos da
anotação (por ex. Não relacionar os resultados do MSA com os resultados do InterPro)
Pôr hipóteses sem as fundamentar (referências bibliográficas e / ou números)
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