الحيوية المعلوماتيةBioinformatics

العلم من جديد عصر

الحيوية المعلوماتية تعريفباستخدام  • البيولوجية المعلومات تحليل هي الحيوية المعلوماتية

. الستخدام يسعى الذي العلم وهي !ة اإلحصائي !ات التقني و الكمبيوتروتعزيز لتسهيل !ة الحاسوبي !ات الخوارزمي و البيانات قواعد وتطوير

. !ة البيولوجي األبحاث• Bioinformatics is the analysis of biological information using

computers and statistical techniques. It is the science that seeks to use and develop databases and computer

algorithms to facilitate and enhance biological research.

بذلك • المختص العلم 7عرف الحيوية ي باإلنجليزية بالمعلوماتية المعروف وBioinformatics ) (  الحاسوبية البيولوجيا الحاسوبي األحياء علم computationalأو

biology المعلوماتية التطبيقية، الرياضيات تقنيات أحدث استخدام ، informaticsهو. بيولوجية   مشكالت لحل الحاسب علوم و اإلحصاء،

• Competent science knows so bio Informatics and known in English Bioinformatics or computational biology (computational biology) computational biology is the use of the latest techniques applied mathematics, informatics informatics, statistics, and computer science to solve biological problems.

1. البيولوجي والعلوم الطبيعية

2. الرياضيات واإلحصاء

3. المعلوماتية وعلوم الكمبيوتر

لب وهيالثالثة الموضوعات

Biological database البيولوجية البيانات قاعدة

بيولوجية هي  • بيانات منظمة قاعدة هيئة عن عبارة ، كبيرةالحاسوبية البرمجيات ترتبط ما وعادة ، الثابتة للمعلومات

عناصر واسترجاع ، واالستفسار ، التحديث بإمكانيات المصممة. النظام داخل المخزنة البيانات من

• Is a large biological database, an organized body of information fixed, usually associated with computer software designed potential update, inquiry, and retrieval of data elements stored within the system.

Biological database البيولوجية البيانات قاعدة

من. • العديد على يحتوي واحد ملف يكون قد البيانات قواعد أشكال أبسط منسجل ، المثال سبيل على المعلومات من المجموعة نفس يضم سجل ،كل السجالت

نوع وصف مع التسلسل إدخال مثل مدخالت علي يحتوي النووي الحمض بتسلسل متعلقالمراجع بعض و ، النووي الحمض منه ع7زل الذي المصدر للكائن العلمي واالسم ، الجزيء

. بالتسلسل المرتبطة .المهمة .Of the simplest forms of databases may be a single file containing many

records, each record includes the same set of information, for example, record related sequence DNA contains entries such as the introduction sequence with a description of the type molecule, and the scientific name for the object source,

who isolate him DNA, and some important references associated sequentially.

Comprehensive Databases• بالبيولوجى وهي متعلق شىء أى عن معلومات .• رئيسة و بيانات قواعد ثالثة هنالك :

1. البيوتكنوجي لمعلومات القومي : المركز• National Center for Biotechnology Information (NCBI)• http://www.ncbi.nih.gov• NCBI is a resource for molecular biology information.

2. الجزيئية للبيولوجيا األوروبي : المعمل• European Molecular Biology Laboratory (EMBL)• http://www.embl.org• EMBL provides biomolecular databases and

bioinformatics tools.الـ 3. بيانات الياباني :DNAبنك

• Data Bank of Japan (DDBJ)• http://www.ddbj.nig.ac.jp• DDBJ is a DNA data bank in Japan.

الـ • في تختلف لكن البيانات في toolsتشترك

Databases in Bioinformatics

المعلوماتية في البيانات قواعدالحيوية

Databases in Bioinformaticsالحيوية المعلوماتية في البيانات قواعد

• Why?• The different types of

databases• Database language: identifiers• Nucleotide sequence

databases• Protein sequence databases• 3D structure databases

لماذا؟ •

قواعد • من المختلفة األنواعالبيانات

• : البيانات قواعد لغةالمعرفات

تسلسل • بيانات قواعدالنكليوتيد

تسلسل • بيانات قواعدالبروتين

ثالثي • للبناء البيانات قواعداألبعاد

Biological databases: Why?لماذا؟ : البيولوجية البيانات قواعد

• Make biological data available to scientists البيولوجي • للعلماء متاحة البيانات جعل

– Consolidation of data (gather data from different sources)–( مختلفة ( مصادر من البيانات جمع البيانات توحيد

– Provide access to large dataset that cannot be published explicitly (genome, …)بشكل – نشرها يمكن ال التي كبيرة البيانات مجموعة إلى الوصول إمكانية توفير

(... الجينوم، ( موسع• Make biological data available in computer-readable format

بالحاسوب • مقروء شكل في البيولوجية البيانات إتاحة– Make data accessible for automated analysis

اآللي – للتحليل البيانات على الحصول إتاحةBioinformatics: “a collective term for data compilation, organisation, analysis

and dissemination”الحيوية : وتنظيمها" المعلوماتية وتحليلها البيانات لتجميع جمعي مصطلح وهو

ونشرها"

The different types of Databases in Bioinformaticsالبيانات قواعد من المختلفة األنواع

)1Data :البيانات Type of data : البيانات أنواع

• nucleotide sequencesالنكليوتيد تسلسل• protein sequencesالبروتين تسلسل• 3D structures

األبعاد الثالثي البناء• gene expression data

الجيني التعبير بيانات• metabolic pathways

األيض مسارات•.…

البيانات ) (Data formatsأشكال

أشكال • عدة في البيولوجية البيانات تتواجدأسلوب ، مختلفة في دخالها إتختلف

(annotation )تقرأها التى . الخ . . .والبرامجال toolsتوجد • بين فيما البيانات شكالألتحويل

شكل الذي BioPerlمثل من formaيحول . آلخر

بالذكر • جدير هو العلم أومما المجتمع يميل ينشكل فورمة ) سريعةألنها XMLالـ إلى وهي

مثل اإللكترونية .(hotmailللملفات

1. FASTA format• الشكل بسيطة “>“ هى ويليه بـ يبدأ للتعريف سطر كتابة يتم ،

السطر امباشرة بقية ثم أقل أو حروف عشرة من يتركب سمالـ . أيمكن تتابع كتابة يتم ثم حروف وأى مسافات يتضمن ن

DNA حامض لكل كرمز واحد حرف صورة في البروتين أوالت السطر في وذلك قواعد . اأمينى من كثير في تستخدم لى

والبرامج . البيانات• :مثال• >sp|O53189|TIG_MYCTU Trigger factor (TF) –

Mycobacterium tuberculosis .• MKSTVEQLSPTRVRINVEVPFAELEPDFQRAYKELAK

QVRLPGFRPGKAPAKLLEARIGREAMLDQIVNDALPSRYGQAVAESDVQPLGRPNIEVTKKEYGQDLQFTAEVDIRPKISPPDLSALTVSVDPIEIGEDDVDAELQSLRTRFGTLTAVDRPVAVGDVVSIDLSATVDGEDIPN

• ما لبروتين األمينية . األحماض

فورمة الفاستا

الكروموسومية : . الخرائط g اوال

الجيني البنك على ندخل

Genomeنختار

Genomeنختار

الكائن نوع ونحددHuman

نضغط Searchثم

لم كمية البشري الجينوم مشاريع انتجتعلم حول المعرفة من مثيل له يسبق

والصحة البشرية الوراثة

لالنسان العلمي االسم

العضيات الجينوم استطالة مشروع القواعد استطالة

الصفحة نهاية فييوجد

وتكبيرها منطقة أي على الضغط يمكنبوضوح لمشاهدتها

معين: جين تتابع تحديد g ثانيا

نتبع معين جين تتابع لتحديداآلتياألولى . الطريقة

جين أي احددجين مثل

الثدي سرطان

نفس فيالصفحة

الثانية الطريقة

البنك على ندخل الجيني

مثل المطلوب الجين نحددعن المسؤول الجين

.الطول

نفس فيالصفحة

نفس فيالصفحة

نفس فيالصفحة

الكمبيوتر طريق عن بالجين التنبؤ1 )BLAST

(http://ncbi.nih.gov/BLAST(مماثل ) تتابع بها األخرى الكائنات ؟( similarهلمعلوم؟ بروتين أو لجين مماثل التتابع وهل

الثالثة الطريقة

صفحة FASTAفيبهذا التتابع يظهرهذا ننسخ الشكل

التتابع...

صفحة نهاية فيFASTA على نضغط

Blast

صفحة BLASTفيونحدد التتابع نلصق

يظهر .. كما الخياراتزر على Blastونضغط

من المماثل الجزء فيظهرالموجود التتابع مع الجينأتعرف . وبذلك البنك في

غير الجينات أحد علىوهذا . dسابقا المعروفة

يدعم أن المفروضالمعملي . بالبحث

HUGO Symbol

Locus Gene product

Associated disease Notes Genecard

ABO Glycosyltransferases

--Determinant of blood type

) (ABO

ALB 4 11- 13q q Serum albumin

--

The most abundant protein in human

blood plasma

GeneCard f or ALB

2BCL 18 21.3q

Apoptosis regulator Bcl-2 / B-cell CLL/lymphoma 2

Several cancers

The prototype anti-apoptotic protein

GeneCard f 2or BCL

5CCR 3 21pchemokine (C-C motif) receptor 5

--

Has an important role in resistance to infection.

GeneCard f 5or CCR

Genes notable for their function

HUGO Symbol

Locus Gene product

Associated disease Notes Genecard

4CD 12 - 12pter p CD4 antigen --

The prototype marker for

T helper cells

GeneCard f 4or CD

8CD 2 12p CD8 antigen --

The prototype marker for

cytotoxic Tcells

GeneCard f 8or CD A

2IL 4 26- 27q q Interleukin2

Various cancers

Strong pro-inflammatory cytokine

GeneCard f 2or IL

10IL 1 31- 32q q Interleukin 10

--anti-inflammatory cytokine

GeneCard f 10or IL

Genes notable for their function

HUGO Symbol

Locus Gene product

Associated disease Notes Genecard

1BRCA 17 21qBreast cancer 1, early onset

Breast cancer

Myriad Genetics

owns a controversial patent on

this gene [1]

GeneCard f 1or BRCA

2BRCA 13 12-13qBreast cancer 2, early onset

Breast cancer

Myriad Genetics

owns a controversial patent on

this gene [2]

GeneCard f 2or BRCA

HUGO Symbol

Locus Gene product

Associated disease Notes Genecard

28CD 2 33q CD28 antigen

--

The target of the drug TGN1412, which had a dramatic outcome of its first clinical trial in 2006.

GeneCard f 28or CD

7ZBTB A 19 13.3p7Zbtb /

POK erythr oid myeloid

ontogenicfactor

Cancer

Originally called POKemon, the gene was renamed after legal threats from

Pokémon USA

[3].

GeneCard f 7or ZBTB A

HUGO Symbol

Locus Gene product

Associated disease Notes Genecard

APP 21 21q Amyloid pr ecursor pr

otein

'Alzheimer s Disease

-- GeneCard for APP

GAST 17 21q Gastrin-Zollinger E llison synd

rome

-- GeneCard for GAST

INS insulin diabetes mellitus

--

LCK 1 35- 34.3p p

Leukocyte-specific protein tyrosine kinase

Leukemia -- GeneCard for LCK

LEP 7 31.3q Leptin Obesity -- GeneCard for LEP

Symbol Locus Gene productAssociated disease Notes Genecard

LEP 7 31.3q Leptin Obesity -- GeneCard for LEP

LIF 22 12.1- 12.2q q Leukemia inhibit ory factor

Leukemia -- GeneCard for LIF

6MCM 2 21qMinichromosom e maintenance d

6eficient

lactose intolerance

-- GeneCard for M6CM

7MYH 14 12q

Myosin ,heavy polypeptide 7, cardiac muscle, beta

Hypertrophic cardiomyopathy

-- GeneCard for MY7H

1MYOD 11 15.4p Myogenic differentiation 1

Rhabdomyosarcoma

-- GeneCard for MY1OD

NPPB 1 36.2p Brain Natriuretic Peptide

Cardiovascular disease

-- GeneCard for NPPB

OSM 22 12.1- 12.2q q Oncostatin M Leukemia -- GeneCard for OSM

PKC 16 11.2- 12.1p qParoxysmal kinesogenic choreoathetosis

Choreoathetosis -- GeneCard for PKC

PIP 7q32-q36Prolactin-induced protein

Fibrocystic breast disease

-- GeneCard for PIP

SLC18A2 10q25Vesicular Monoamine Transporter

Drug induced mood disorders

-- GeneCard for SLC18A2