Компьютерный анализ нуклеотидных последовательностей ДНК

Зная нуклеотидную последовательность гена и генетический код, легко определить аминокислотную последовательность кодируемого им белка. Раньше для определения структуры белка приходилось делать тщательный и весьма трудоемкий анализ выделенного и очищенного белка. Сейчас часто бывает проще определить структуру белка через нуклеотидную последовательность, чем с помощью прямого секвенирования белка. Существует огромное количество компьютерных программ, позволяющих проводить компьютерный анализ полученных секвенирован-ных последовательностей, в том числе сравнение с известными последовательностями, определение степени гомологии, выявление специфических (например, регуляторных) последовательностей, возможность моделировать вторичные структуры РНК. [c.33]

Существуют различные методы определения характера плавления фрагмента ДНК в растворе. Зная нуклеотидную последовательность фрагмента, с помощью компьютерного алгоритма Лермана [18, 19, 38, 39] можно предсказать количество, локализацию и Тт его доменов плавления. А эти данные, в свою очередь, позволяют подобрать оптимальные градиент и время для наилучшего разделения мутантных фрагментов в геле. Наряду с компьютерным анализом, который является эффективным и надежным средством определения характера плавления, можно использовать эмпирический подход. В его основе лежит денатурирующий перпендикулярно-градиентный электрофорез в вертикальном геле. Этот метод особенно важен при исследовании неизвестных фрагментов ДНК на полиморфизм и в ряде других случаев, когда неизвестна его нуклеотид-лая последовательность. [c.160]

Если обратиться непосредственно к анализу первичной структуры генов, то оказывается, что ч них встречаются так называемые несовершенные повторы нуклеотидных последовательностей. Несовершенные повторы — это сходные нуклеотидные последовательности в гене, встречающиеся достоверно чаще, чем можно ожидать на основе предположения о случайном совпадении. Повторы могут быть прямыми, инвертированными и комплементарными палиндромами (рис. 19.9). в. А. Ратнер с сотрудниками разработал программу для компьютерного поиска таких повторов и обнаружил их в ряде генов про- и эукариот. В качестве примера на рис. 19.10 [c.491]

Этап радиоавтографии является одной из заключительных стадий всего процесса секвенирования ДНК и последним экспериментальным этапом, повторить который не всегда возможно простым повторным экспонированием этого же геля в отличие от следующих этапов в виде чтения нуклеотидной последовательности с радиоавтографа и компьютерного анализа, проводить которые можно неограниченное число раз. В связи с этим, несмотря на кажущуюся простоту данного этапа, его проведение требует должного внимания и определенной подготовки гелей, уже описанной выше. [c.192]

Чтобы выявить какие-то особенности или характерные черты исследуемого гена или фрагмента ДНК, необходимо провести анализ его нуклеотидной последовательности, ставшей известной в результате секвенирования. Причем, зачастую требуется всесторонний анализ, который более удобно осуществить с помощью интегрированного пакета специализированных программ. В настоящее время имеется широкий выбор различных пакетов таких программ, отличающихся требованиями, предъявляемыми ими к самой компьютерной технике, к операционным системам. В силу особенностей компьютерного парка нашей страны, представленного подавляющим количеством IBM-совместимых компьютеров, программы, написанные для других типов машин, здесь, за редкими исключениями, упоминаться не будут. [c.340]

В процессе написания данной книги было проанализировано большое количество литературных источников, из которых приблизительно пятая часть по разным причинам не была включена в окончательные списки цитируемой литературы, состоящей из более чем 1000 источников и охватывающей период с апреля 1953 г. по декабрь 1998 г. Многие из так и непроцитированных статей являются краткими обзорами текущего состояния дел в секвенировании ДНК на момент их написания и за счет этого безнадежно устаревшими. Такая же участь постигла и ряд статей, посвященных рассмотрению перспектив развития методов секвенирования ДНК. Однако самая большая доля непроцитированных работ принадлежит статьям, посвященным компьютерному анализу нуклеотидных последовательностей, потерявшим свою актуальность благодаря чрезвычайно быстрому совершенствованию компьютерной техники. Что касается цитируемой в данной книге литературы, то она, за редкими исключениями, представлена методическими статьями, посвященными описанию новых методов или их модификации. К исключениям же относятся статьи, являющиеся настоящими вехами в молекулярной биологии, как, например, статьи Дж. Уотсона и Ф. Крика, опубликованны в журнале Nature в 1953 г. или статьи, описывающие секвенирование и анализ полных геномов каких-либо организмов. [c.12]

Интересные результаты были получены при компьютерном анализе нуклеотидной последовательности протяженного фрагмента ДНК человека размером 522 тпн [Bains, 1994]. Было показано, что 75% 12- [c.409]

Возникновение структурной гипотезы о функционировании нуклеиновобелкового комплекса является точкой контакта двух пока в значительной степени разобщенных направлений компьютерного анализа биополимеров - анализа нуклеотидных последовательностей и структурного анализа и предсказания вторичных и третичных структур белков. Вероятно, в ближайшие годы эти направления сблизятся и, возможно, будут объединены в едином программном комплексе. [c.7]

Когда говорят о задаче компьютерного распознавания или идентификации кодирующих областей на известной последовательности ДЖ, имеют в виду следующее. По исходной нуклеотидной последовательности необходимо определить, содержит ли этот фрагмент ДЖ (по прямой или комплементарной нити) белок-кодирующие участки, и указать их точные границы. Кроме того, необходимо дать оценку надежности предсказания. Методы, алгоритмы и программы, предложенные для решения этой задачи, пока еще не достигли исчерпывающего уровня надежности, и полученные с их помощью варианты предсказания разметки нуклеотидного текста на кодирующие и некодирующие области требуют дополнительного анализа (Stormo,198 ). [c.82]

Анализ структуры генома. К настояшему времени известны полные нуклеотидные последовательности многих сотен плазмидных и вирусных ДНК, а также ряда клеточных геномов (см. гл. 9). Отметим прежце всего, что само установление первичной последовательности ДНК невозможно без использования компьютерных методов. В случае секвенирования методом shot-gun в компьютере накапливаются данные по секвенированию отдельных участков генома, и при появлении перекрывающихся последова- [c.470]

В Отделе исследуется структурно-функциональная организация генома эукариот на примере модельного объекта - плодовой мушки Drosophila melanogaster. Огромная роль этого объекта в расшифровке механизмов функционирования более сложных геномов, включая геном человека, хорошо известна. Работы на дрозофиле заложили основу для развития работ на позвоночных, включая человека, по следующим основным направлениям молекулярной генетики молекулярный анализ генетики развития организма исследование рецепции сигналов окружающей среды роль структуры хроматина в клеточной дифференцировке. Успехи в исследовании геномов позвоночных, основанные на работах, выполненных на дрозофиле, стали стимулом для организации проекта секвенирования генома D. melanogaster, который в значительной степени был завершен в 2000 г. Доступный банк данных нуклеотидных последовательностей предоставил богатейший материал для выяснения функций генов, которые до сих пор не были идентифицированы, а также для анализа этой информации с помощью компьютерных программ. Однако гены, кодирующие белки, составляют только малую часть сложных геномов многоклеточных эукариот. Одной из наиболее важных задач является выявление в не кодирующих белки последовательностях ДНК тех контролирующих элементов, которые определяют правильную экспрессию генов во времени и в отдельных тканях развивающегося организма. [c.11]

Другим аспектом компьютерного анализа секвенированных молекул ДНК стал вопрос хранения полученных данных и необходимость обеспечения широкого доступа ученых к уже известным нуклеотидным последовательностям. Это привело к образованию специализированных банков данных, сначала одного, потом нескольких и уже затем многочисленных. В настоящее время, кроме трех основных, так назьшаемых первичных банков данных (GenBank, EMBL, DDBJ), главной целью ставящих сбор нуклеотидных последовательностей, существует еще множество различных баз данных, преследующих какую- [c.339]

Так, общая стратегия, специально предложенная для секвенирования геномов микроорганизмов [Fraser, Fleis hmann, 1997], выглядит следующим образом фрагментация ДНК бактерии случайным образом субклонирование этих фрагментов их секвенирование компьютерная состыковка ставших известными нуклеотидных последовательностей клонированных фрагментов ДНК выявление не полностью перекрытых участков выбор дальнейшей стратегии секвенирования таких участков или с помощью ПЦР или праймерной прогулкой заключительный анализ секвенированной последовательности составление кольцевой хромосомы. [c.373]

После завершения составления нуклеотидной последовательности полного генома, исключающей какие-либо неоднозначности, с помощью специальной компьютерной программы, например onsed [Gordon et al., 1998] или GRM [Lawren e et al., 1994], наступает этап анализа всего генома через последовательность его ДНК. Кроме становящихся ав- [c.378]

С развитием новых технологий молекулярных исследований, основанных на быстрых методах работы с ДНК (клонировании фрагментов ДНК генноинженерными способами и с помощью полимеразной реакции, автоматизированном секвенировании), с введением в практику молекулярногенетических исследований компьютерных технологий сравнительного анализа строения гено.мов представителей разных систематических групп, с развитием техники направленного воздействия на генетический аппарат клетки и организма в целом и возможности создания искусственных ферментов по нуклеотидной последовательности фрагмента ДНК темпы развития молекулярной генетики обрели стремительный характер и привели к возникновению в конце 80-х гг. международной программы Геном человека . Этот глобальный проект предполагает к 2005 г. завершить определение полной последовательности всех трех миллиардов нуклеотидных звеньев, составляющих геном человека. Принятие такой программы означает, что характер развития молекулярной биологии достиг совершенно нового уровня. Произошедший качественный скачок в технологии позволяет решать принципиально новые задачи. [c.72]

Многие компьютерные программы тех лет представляли собой небольшие программки для решения конкретных задач, вроде поиска сайтов рестрикционных эндонуклеаз, определения размеров получающихся фрагментов после расщепления ими молекул ДНК или определения молекулярной массы таких фрагментов, их нуклеотидного состава. С целью некоторого упорядочения информации обо всех этих программах и лучшей ориентации исследователей был подготовлен специальный указатель, вобравший в себя максимально возможное число известных к тому времени компьютерных программ и дающий краткое описание их возможностей [Rawling, 1986].Однако становилась очевидной насущная потребность создания так называемых пакетов прикладных программ, которые бы позволяли проводить целый ряд необходимых операций по всевозможному анализу секвенированных фрагментов ДНК, начиная от занесения последовательности нуклеотидов в компьютер до выявления особенностей кодируемых ими белков. [c.339]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология