生物资讯学的发展.ppt

1 1 Chapter7Bioinformatics 1 2 生物資訊學的發展 1990年代 人類基因體計劃1982年 美國國家衛生院 NIH 建立了GenBank1988年 建立NCBI NationalCenterforBiotechnologyInformation 1 3 DefinitionofBioinformatics Research development orapplicationofcomputationaltoolsandapproachesforexpandingtheuseofbiological medical behavioralorhealthdataincludingthosetoacquire store organizearchive analyze orvisualizesuchdata 1 4 1 5 Whyusebioinformatics anexplosivegrowthintheamountofbiologicalinformationamoreglobalperspectiveinexperimentaldesign data mining theprocessbywhichtestablehypothesesaregeneratedregardingthefunctionorstructureofageneorproteinofinterestbyidentifyingsimilarsequencesinbettercharacterizedorganisms Fromhttp www ncbi nlm nih gov 1 6 生物資訊分類 生物資訊可略分為四類 有關生物之結構 形態 顏色等巨觀及微觀之資訊生物遺傳物質DNA及基因體序列及其特性的資訊生物大分子如蛋白質及碳水化合物結構與特性之資訊其他有關生物之生化 生理 遺傳 演化等之特性 1 7 Typesofbioinformaticstools DatabaseSoftwareWebresource 演算法圖像及訊號處理電腦架構及資料庫管理電腦語言程式設計人工智慧及訊息理論設計與模擬作業數值分析統計學軟體工程及自動化 1 8 主要生物資訊網站 NCBI NationalCenterforBiotechnologyInformation ExPASy ExpertProteinAnalysisSystem EMBnet EuropeanMolecularBiologynetwork 1 9 主要的核酸與蛋白質資料庫 GenBank 美國 EMBL 歐洲 及DDBJ 日本 PDB RCSB ProteinDatabase PIR ProteinInformationResource Pfam ProteinFamilydatabase 1 10 1 11 解析生物資訊之網路工作站 EMBOSS EuropeanMolecularBiologyOpenSoftwareSuite SDSC BiologyWorkbench 1 12 生物資訊學之應用 1 數據取得及處理 2 基因定位 3 基因體圖譜及比較 4 分子模型構築及模擬 5 DNA及蛋白質序列及結構比較 6 大分子結構預測及藥物設計 7 分子演化等領域 1 13 1 14 1 15 1 16 DNASequencing AcquireSampleinformation chromatograms assembleddataStoreDataandinformation backupdataAnalyzeQualityassessment filterandassembledataPredictanddiscovergenefunctionStudygeneticvariationandgeneexpressionDistributeDatatocollaboratorsandcustomersResearchfindingstothescientificcommunity 1 17 找到帶病 突變 的個體比較正常 變異個體gene表現不同之處尋找突變gene發現致病gene 發現新基因 傳統方法 1 18 SequenceDataGeneFindingFunctionPredictionNovelGene 發現新基因 genomics 1 19 帶遺傳疾病的個體利用家族圖譜尋找geneticmarker與疾病遺傳的關係找到致病gene找到與致病gene有關的marker 發現致病基因 geneticslinkage 1 20 1 21 SomeProblemsinBioinformatics SequencecomparisonFragmentassemblyofDNAsequencesPhysicalmappingEvolutionarytreesMolecularstructureprediction 1 22 SequenceComparison Goals Databasesearch GivenasequenceSandasetofsequencesG tofindallthesequencesinG whicharesimilartoS Similarity Tofindwhichpartsofthesequencesarealikeandwhichpartsdiffer Sequencealignment globalalignment Localalignment 1 23 SequenceAlignement GlobalalignmentLocalalignment 1 24 LongestCommonSubsequence 1 Tofindalongestcommonsubsequencebetweentwostrings string1 TAGTCACGstring2 AGACTGTC LCS AGACGDynamicprogramming 1 25 LongestCommonSubsequence 2 TAGTCACGAGACTGTCLCS 1 26 EditDistance 1 Tofindasmallesteditprocessbetweentwostrings TAGTCACGAGACTGTCOperation DMMDDMMIMII 1 27 EditDistance 2 TAGTCACGAGACTGTC 1 28 Similarity Twosequencess1ands2 pisthematchvalueifai bj elseitisthemismatchvalue gisthegappenalty 1 29 SequenceAlignment a TAGTCACGb AGACTGTC TAGTCACGTAGTCAC