Bai 5 tin sinh hoc

MỤC TIÊU CỦA MÔN HỌC Xác định một trình tự những nucleotide mã hóa cho protein  Xác định được vị trí bắt đầu và vị trí kết thúc của đoạn gen  Phân tích đoạn antisene theo chiều ngượ

PHÂN TÍCH TRÌNH TỰ DNA VÀ

PROTEIN BẰNG ORF-DNA CLUB

MỤC TIÊU CỦA MÔN HỌC

 Xác định một trình tự những nucleotide mã hóa cho protein

 Xác định được vị trí bắt đầu và vị trí kết thúc của đoạn gen

 Phân tích đoạn antisene theo chiều ngược lại của DNA bổ

sung

Quá trình phiên mã RNA từ DNA

ProteinRNA

Sự sao chép sinh vật prokaryotic

và eukaryotic

Quá trình phiên mã RNA từ DNA

Dịch mã theo quy tắc một gene một protein

Dịch mã trong Prokaryotes

Transcription RNA Polymerase

N

C N

C

Dịch mã protein

Khung đọc mở là gì?

 Đoạn trình tự nằm giữa một bộ ba khởi đầu và một bộ ba kết

thúc tương ứng cùng khung đọc được gọi là khung đọc mở (ORF = open reading frame).

 Đặc điểm này được dùng để xác định các trình tự ADN mã

hoá protein trong các dự án giải mã hệ gen.

UAA,UAG

UGA

(TAA, TAG, TGA)

Initiation codon Stop codon

Promoter region

• Shine-Dalgarno box (AGGAGG)

• Pribnow box (TATAAT)

• -35 site (TTGACA) Prokaryote

ORF - Khung đọc mở

 Trong Di truyền phân tử, một ORF là một bộ phận của

gene của sinh vật mà bao gồm một chuỗi trình tự các base có khả năng mã hóa cho một protein

 Trong một gene, các ORF nằm giữa trình tự khởi đầu

(codon bắt đầu) và trình tự kết thúc (codon kết thúc)

• Các ORF luôn luôn được bắt gặp khi di chuyển vị trí ngang

qua các mẩu DNA trong lúc cố gắng xác định vị trí một gene

• Bởi vì các sai khác tồn tại trong trình tự khởi đầu của các sinh

vật với mã di truyền khác nhau, ORF sẽ được xác định khác nhau.

Ví dụ, nếu một phần của bộ gene

đã được giải trình tự

• Các ORF có thể được xác định vị trí bằng cách khảo sát

mỗi một trong số 3 ORF có thể có (hoặc 6 đối với DNA mạch kép)

• Trong trình tự này hai nằm ngoài 3 khung đọc có thể là

"mở" Đây là một trong hai trình tự mRNA có thể có của

sự phiên mã, và chúng ta thấy rằng nó có thể được đọc theo 3 cách khác nhau:

1 UCU AAA AUG GGU GAC

2 CUA AAA UGG GUG AC

3 UAA AAU GGG UGA C

Khung đọc mở

• Mỗi trình tự ADN có thể đọc theo ba khung đọc khác nhau,

phụ thuộc vào bazơ nào được chọn làm bazơ khởi đầu

• Trên mỗi phân đoạn ADN mạch kép về lý thuyết có thể có

tối đa sáu khung đọc mở (ORF) khác nhau.

Khung đọc mở

• Ngoài việc quy định điểm bắt đầu quá trình tổng hợp

protein, bộ ba mã khởi đầu (AUG) còn xác định khung đọc của trình tự ARN

• Có thể có ba bộ ba cho bất kỳ một trình tự bazơ nào, phụ

thuộc vào bazơ nào được chọn làm bazơ bắt đầu của codon

CÔNG CỤ VÀ CÁCH THỰC HiỆN Tìm ORF finder trong google

ORF FINDER (OPEN READING FRAME FINDER)

Nhập trình tự DNA vào khung ORF finder

Nhập trình tự

Kết quả phân tích DNA

Chỉ trình bày khung đọc mở tổi thiểu 100

acid amin

Ý nghĩa của các khuôn đọc

Trình tự DNA có thể được đọc trong 6 khung đọc

ở các sinh vật có DNA mạch đôi; 3 khung đọc trên mỗi mạch

Chiều dịch mã trong sáu khuôn đọc ORF

5’ AATGGCAATCCGCGTAGACTAGGCA 3’

3’ TTACCGTTAGGCGCATCTGTATCGT 5’

AAT GGCAAT GGC AAT CCGCGT CCG CGT AGACTA AGA CTA GGCA GGC A

AATG GCAATC GCA ATC CGCGTA CGC GTA GACTAG GAC TAG GCA

AATGG CAATCC CAA TCC GCGTAG GCG TAG ACTAGG ACT AGG CA

TTAC CGTTAG CGT TAG GCGCAT GCG CAT CTGTAT CTG TAT CGT

TTACC GTTAGG GTT AGG CGCATC CGC ATC TGTATC TGT ATC GT

TTA CCGTTA CCG TTA GGCGCA GGC GCA TCTGTA TCT GTA TCGT TCG T

+1

-2 -3 -1 +2

+3

Six reading frames

AAT GGCAAT GGC AAT CCGCGT CCG CGT AGACTA AGA CTA GGCA GGC A

N G N P R R L G N G N P R R L G

AATGG CAATCC CAA TCC GCGTAG GCG TAG ACTAGG ACT AGG CA

W Q S A * T R TTAC CGTTAG CGT TAG GCGCAT GCG CAT CTGTAT CTG TAT CGT

TTACC GTTAGG GTT AGG CGCATC CGC ATC TGTATC TGT ATC GT

TTA CCGTTA CCG TTA GGCGCA GGC GCA TCTGTA TCT GTA TCGT TCG T

+1

-2 -3 -1 +3

AATG GCAATC GCA ATC CGCGTA CGC GTA GACTAG GAC TAG GCA

M A I R V D * A

+2

Click vào

Sử dụng blastp phân tích chức năng đoạn gen

mã hóa cho protein

Kết quả phân tích

Click vào

Tìm ORF bằng DNA club

PHÂN TÍCH SÁU KHUNG ĐỌC MỞ

CHUYỂN ĐỔI TRÌNH TỰ DNA VÀ AMINO ACID

• Phân tử DNA có cấu trúc mạch kép song song và ngược

chiều Do vậy, trình tự DNA có thể chuyển đổi trên hai trình thức, ngược chiều (reverse) và bổ sung (complement) dựa trên nguyên tắc bổ sung A – T, G – C.

• Muốn nghiên cứu trên trình tự ngược chiều của trình tự DNA

đã biết Đặc biệt là trong ứng dụng việc tạo ra gen antisense (gen mạch đối nghĩa), sự biểu hiện của gen này sẽ tạo ra một mRNA có trình tự bổ sung và bắt cặp được với mRNA của gen gốc bằng cách này ức chế sự biểu hiện một gen gốc không mong muốn

• Người nghiên cứu cần chuyển đổi những dữ liệu của trình

tự DNA ở gen gốc thành trình tự ngược chiều bổ sung của

nó Khi đó chúng ta cần được hỗ trợ bởi chức năng reverse của phần mềm để chuyển đổi trình tự DNA có sẵn thành trình tự ngược chiều của nó.

• Trước hết, bảng các codon mã hóa và acid amin tương ứng

được lưu trong chương trình Quá trình dịch mã trên máy tính được tiến hành bằng cách lập chuỗi liên tục các bộ ba nucleotide trên trình tự khuôn; sau đó, chuyển các nhóm

ký tự này thành một mã ký tự qui định

Sử dụng chức năng revese

• Với chức năng reverse, trình tự DNA sẽ được đọc và trình

bày theo chiều ngược lại với trình tự ban đầu:

5'-AAATTTGGGCCCAAAGGG-3'

5'-GGGAAACCCGGGTTTAAA-3'

Sử dụng chức năng revese và

complement trong DNA club

• Chức năng reverse và complement cho phép người sử dụng

cũng có nhu cầu chuyển đổi, dịch mã từ các dữ liệu DNA thành các dữ liệu protein

• Nói cách khác, với một số phần mềm dành cho sinh học

phân tử, chúng ta có thể "dịch mã nhân tạo", để từ đó,

nghiên cứu và xác định trên protein.

Sử dụng chức năng revese và complemnt trong DNA club

Dịch mã ra protein

Ứng dụng trong việc tạo mã nhân tạo

Ứng dụng trong nông nghiệp

 Hầu hết khoai tây thu nhập trên thị trường điều quá chín,

nên khi đến người tiêu dùng khoai tây điều bị hư do

enzyme sản xuất ethylene là nguyên nhân thúi khoai tây

 Chuyển gen vào bộ gen của khoai tây một RNA antisense

bổ sung với RNA sản xuất ethylene

 Những khoai tây chỉ có chiếm 10% ethylene so với khoai

tây bình thường

Ứng dụng trong thực vật

%7Cvi&u=http://www.geneinfinity.org/sms_orffinder.h tml

Thank You