Microsoft PowerPoint - プレシジョン創薬概論 P_ex_velvet.PPT

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オミクス・医療情報の

統計・情報学的解析法

オミクス・医療情報の

統計・情報学的解析法

プレシジョン創薬概論第4回 2019/05/13 医薬保健研究域薬学系医薬保健研究域薬学系活性相関物理化学活性相関物理化学

髙橋

広夫

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授業計画



Ensembl

を使った遺伝情報の取得

(5/13)



DDBJ

を用いた解析

(5/13)



velvet

を用いた

de novo assembly (for Windows)

_{de novo assembly (for Windows)}

(5/13)



UniProt

を用いた配列情報取得や解析

(5/13)

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インターネット上のプログラムを利用した

バイオインフォマティクス入門編

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講義の資料置き場

Internet Explorerを起動しGoogleを使って「高橋広夫」で検索 (Launch Internet Explorer and search “Takahashi Hiro Kanazawa”)

1～9つ目にあるはず Google (not bing)

5 「講義の資料置き場」をクリック(Click lecture materials)

講義の資料置き場

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講義の資料置き場

プレシジョン創薬概論をクリック

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Ensembl

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ENSEMBLを使った遺伝子情報の検索

Googleで、ENSEMBL (大・小文字は区別無し)と入力 (enter “ENSEMBL”)(No case-insensitive)

クリック (Click)

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Ensembl (

https://www.ensembl.org/index.html

)

EnsemblはEBI(欧)とｻﾝｶﾞｰｾﾝﾀｰが1999年に立ち上げたDB (Ensembl genome database project is a joint scientific project between the European Bioinformatics Institute and the Wellcome Trust Sanger Institute, which was launched in 1999)

ゲノムが解読された生物に関する包括的自動アノテーション情報 (Comprehensive information of automatic annotation on sequenced genomes)

BLAST _BioMart

BioMartは、Ontario Institute for Cancer Research (OiCR) と European Bioinformatics Institute (EBI) が共同で開発しているコミュニティ駆動型プロジェクトで

遺伝情報の一元的なアクセス法を提供している

(BioMart is a community-driven project to provide unified access to distributed research data)

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Ensembl のサイト-種分類ごとにサイト

ENSEMBL <http://www.ensembl.org/>

150種(150 species for Ensembl Release 96)

Ensembl Metazoa (後生動物) <http://metazoa.ensembl.org/> 酵母やショウジョウバエも含む(Including yeast and fruit fly)

Ensembl Plants (植物) <http://plants.ensembl.org/>

Ensembl Fungi (菌類) <http://fungi.ensembl.org/>

Ensembl Protists (原生生物) <http://protists.ensembl.org/> Ensembl Bacteria (真正細菌) <http://bacteria.ensembl.org/>

61種(61 species for Ensembl plant Release 43)

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ENSEMBLを使った遺伝子情報取得

ヒトTP53 遺伝子を調べてみよう

(Let’s try to search information of human TP53 in ENSEMBL)

ヒトを選んでTP53を入力してクリック(Choose human and input TP53 and click "GO")

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13

ENSEMBLを使った遺伝子情報取得

GRCh38.p12は最新のヒトゲノム(Latest human genome) ENSEMBL stable gene ID

遺伝子の説明

染色体番号・座標

遺伝子別名

HUGO Gene Nomenclature Committee(HGNC)の正式名

CCDS (Consensus CDS)番号転写産物表下へスクロール (Scroll down) クリック (Click) 14

TP53のスプライスバリアント

Protein codingはｺｰﾄﾞﾀﾝﾊﾟｸ質

Nonsense mediated decay／Processed transcript ／Retained intron 不安定な転写産物(ncRNAがコードされている場合あり)

CCDS UniProt RefSeq

数値が小さいほど、本当に存在 (Transcript Support Level, for transcripts that are not

supported at all by either an mRNA or an EST) ENSEMBL stable transcript ID

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TP53のページのゲノムブラウザ

TP53の splice variant Genome position Intron Exon(UTR) Exon(CDS) (塗りつぶされたボックス) Promotor クリック (Click) 16

TP53のページのゲノムブラウザ

17番染色体(Chr17) TP53

Zoom in Zoom out Back 1 window Back 1M Forward 1 window Forward 1M クリック(Click) 17

ENSEMBLを使った遺伝子情報取得

クリック (Click) クリック(Click) 18

ENSEMBLを使った遺伝子情報取得

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ENSEMBLを使った遺伝子情報取得

クリック (Click) 今回はエキソン単位下へスクロール (Scroll down) 20

ENSEMBLを使った遺伝子情報取得

クリック (Click) 21

ENSEMBLを使った遺伝子情報取得

22 >TP53-222 ENSE00003753508 exon:protein_coding GATGGGATTGGGGTTTTCCCCTCCCATGTGCTCAAGACTGGCGCTAAAAGTTTTGAGCTT CTCAAAAGTCTAGAGCCACCGTCCAGGGAGCAGGTAGCTGCTGGGCTCCGGGGACACTTT GCGTTCGGGCTGGGAGCGTGCTTTCCACGACGGTGACACGCTTCCCTGGATTGG >TP53-222 ENSE00002667911 exon:protein_coding CAGCCAGACTGCCTTCCGGGTCACTGCCATGGAGGAGCCGCAGTCAGATCCTAGCGTCGA GCCCCCTCTGAGTCAGGAAACATTTTCAGACCTATGGAAACT >TP53-222 ENSE00002419584 exon:protein_coding ACTTCCTGAAAACAACGTTCTG >TP53-222 ENSE00003625790 exon:protein_coding TCCCCCTTGCCGTCCCAAGCAATGGATGATTTGATGCTGTCCCCGGACGATATTGAACAA TGGTTCACTGAAGACCCAGGTCCAGATGAAGCTCCCAGAATGCCAGAGGCTGCTCCCCCC GTGGCCCCTGCACCAGCAGCTCCTACACCGGCGGCCCCTGCACCAGCCCCCTCCTGGCCC CTGTCATCTTCTGTCCCTTCCCAGAAAACCTACCAGGGCAGCTACGGTTTCCGTCTGGGC TTCTTGCATTCTGGGACAGCCAAGTCTGTGACTTGCACG

ENSEMBLを使った遺伝子情報取得

FASTAファイル配列名(必ず>から始まる)

Sequence Name (Each identifier line starts with >)

この配列のどこかにセーブしてください (Save this sequence)

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ENSEMBLを使った遺伝子情報取得

メモ帳を新規で開く(Open a new instance of Notepad)

p53の塩基配列をペースト(Paste base sequence of p53)

デスクトップへ (To Desktop) p53.exon.fasta.TXT 24

ENSEMBLを使ったBLAST解析

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25

ENSEMBLを使ったBLAST解析

先ほどの配列をペースト (Paste the sequence saved)

今回は、BLASTNを選択 (Choose BLASTN)

ヒトを選択 (Choose Homo sapiens)

ENSEMBLを使ったBLAST解析

ヒット遺伝子ゲノムのヒット位置正鎖か逆鎖か E値染色体マップ上の位置 28

ENSEMBLを使った遺伝子情報取得

クリック(Click) Choose Ensembl Genes Choose Human genes 注: BioMartを使う時は、Internet explorerではうまく動作しない (BioMart does not work properly on Internet Explorer)

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ENSEMBLを使った遺伝子情報取得

遺伝子の属性・付加情報配列を取得したいとき (Retrieve sequences) e.g. Gene stable ID Transcript stable ID Gene description Gene name Strand Gene start (bp) Gene end (bp) e.g. GO term accession GO term name HGNC symbol 必要な属性を選んでResultsをクリック(例: HGNC symbol ) (Choose attributes and click “Results”. )

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ENSEMBLを使った遺伝子情報取得

データの受け取り方法ファイル形式

この機能はときどき壊れる (This feature sometimes breaks).

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UniProt

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UniProtを使ったタンパク質の検索

Googleで、uniprot(大文字小文字は区別無し)と入力 (Enter “UniProt”)(No case-insensitive)

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UniProtを使ったタンパク質の検索

QueryとしてTP53を入力して、Searchボタンを押す (Enter TP53 and push Search button)

UniProtから、TP53タンパク質を検索 (Retrieve the amino acid sequence of TP53 from UniProt)

UniProtのBLASTpやClustalΩ(オメガ) DDBJのBLASTで対応する塩基配列を見つける (Find the base sequence corresponding to TP53 protein sequence by using DDBJ BLAST) 目的 (Objective) 34

UniProtを使ったタンパク質の検索

タンパク質名遺伝子名属種名アミノ酸長アクセッション番号アクセッション番号P04637 をクリックすると、ヒトのp53タンパク質の詳細情報を閲覧可能 35

UniProtを使ったタンパク質の検索

Protein names >タンパク質名 Gene names (Synonyms) >遺伝子名(別名) Organism > 属種名 Taxonomic identifier > 種名番号 Taxonomic lineage > 系統情報(界門綱目科属種等) Sequence status >完全長かなどなどアクセッション番号P04637 (ヒトのp53タンパク質)の詳細情報 BLASTボタンをクリックしてデフォルト設定でGoで実行

(Click the BLAST button and execute it with default) ₃₆

UniProtを使ったタンパク質の検索

前のページで見ていたタンパク質のアクセッション番号。アミノ酸データを入力してもok

(Accssion no. selected in the previous slide)

E値の閾値 (小さいほど厳しい) (The smaller the stricter)

ギャップありアライメント (Gapped alignment) Click

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UniProtを使ったタンパク質の検索

チンパンジーは100% ゴリラとは99%一致ゴリラ(Gorilla) チンパンジー (chimpanzee) UniProtでのBLASTpの実行結果 38

UniProtを使ったタンパク質の検索

p53での検索結果

Alignをクリック (ClustalΩ実行) (click here) マルチプルアライメントを実行(perform multiple alignment)

2つ以上のエントリを選択 (Choose over 1 entry)

４つ前のスライド 39

UniProtを使ったタンパク質の検索

*完全に保存 .部分的に保存 40

UniProtを使ったタンパク質の検索

p53での検索結果を選択して、配列データを抽出 DownloadGoをクリック 2つ以上のエントリを選択 2つ前のスライド FASTA (ファストエー) 標準的な配列データ表記法 41

UniProtを使ったタンパク質の検索(FASTA形式)

> 配列名(任意) アミノ酸配列(改行は、無視される) CTRL+AとCTRL+Cでコピー 42

UniProtを使ったタンパク質の検索

CTRL+Vでメモ帳にペースト (Paste with CTRL+V to Notepad)

名前をつけて保存 (Save as)

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DDBJでtBLASTnを使った解析

GoogleでDDBJで検索マルチプルアライメント BLAST 目的 p53(Human)のタンパク質から、当該塩基配列を予測する 44

DDBJを使った解析

クリック 45

DDBJを使った解析

②Humanにだけチェックを入れて、その他の項目のチェックを外す ③ここをクリックして実行 ①Humanのp53のアミノ酸配列をペーストする

Primate: 霊長類, Rodent:齧歯類, Mammal: ほ乳類, Vertebrate:脊椎動物

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DDBJを使った解析

しばらく待ちましょう!!(２～３分) Wait 2-3 minutes 47

DDBJを使った解析

中略

Best Hitのエントリ(一番上) をクリックして開く E=0なので完全一致とと推測できる 48

DDBJを使った解析

クリックする当該エントリの詳細情報を参照

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DDBJを使った解析

塩基配列のフラットデータ塩基配列アミノ酸配列データ (無い場合もある)