EJERCICIOS DE BIOINFORMÁTICA Estos ejercicios pueden ser muy complicados. Sin embargo, debe seguir cada uno de los pasos, tal y como se detalla. Si en algún momento, tiene dudas o no puede realizar los ejercicios, no dudes en preguntar. Siempre que copie secuencias de ADN hágalo en un archivo.txt. Para ello haga clic con el botón derecho en el escritorio de su ordenador y elija nuevo. A continuación elija Bloc de Notas o Documento de texto. Si los guarda en Word, no le funcionarán los programas. A continuación, vienen una serie de ejercicios para practicar. Se puede experimentar e investigar con este tipo de prácticas. Tiene, como punto positivo, el que los alumnos pueden trabajar siempre desde casa, después de una breve explicación. Introducción. Un paseo por el GenBank GENOMAS: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore http://www.ncbi.nlm.nih.gov/projects/genome/guide/ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genomes/lproks.cgi http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genomeprj Ejercicio 1. Búsqueda de genes en el NCBI. Ejemplo de búsqueda de secuencia de la hormona de crecimiento humana en GenBank: Dirección: http://www.ncbi.nlm.nih.gov Buscar: Homo sapiens growth hormone complete sequence Seleccionar: Nucleotide Seleccionar: NM_022562.2 Seleccionar: display opción Fasta >gi 20809252 ref NM_022562.2 Homo sapiens growth hormone 1 (GH1), transcript variant 5, mrna AGGATCCCAAGGCCCAACTCCCCGAACCACTCAGGGTCCTGTGGACAGCTCACCTAGCTGCAATGGCTAC AGAGGCTGGAAGATGGCAGCCCCCGGACTGGGCAGATCTTCAAGCAGACCTACAGCAAGTTCGACACAAA CTCACACAACGATGACGCACTACTCAAGAACTACGGGCTGCTCTACTGCTTCAGGAAGGACATGGACAAG GTCGAGACATTCCTGCGCATCGTGCAGTGCCGCTCTGTGGAGGGCAGCTGTGGCTTCTAGCTGCCCGGGT GGCATCCCTGTGACCCCTCCCCAGTGCCTCTCCTGGCCCTGGAAGTTGCCACTCCAGTGCCCACCAGCCT TGTCCTAATAAAATTAAGTTGCATCA Prof: Antonio Trujillo Sánchez Página 1
Siempre que se desee guardar una secuencia de ADN en un archivo ha de ser en un Documento de texto (extensión. txt) y deberá escribirse de la siguiente forma: >referencia_y_nombre_del_organismo Debajo se copia la secuencia de ADN (en formato FASTA, esto es, toda la secuencia seguida. Ejemplo: >gi 20809252 Homo_sapiens AGGATCCCAAGGCCCAACTCCCCGAACCACTCAGGGTCCTGTGGACAGCTCACCTAGCTGCAATGGCTAC AGAGGCTGGAAGATGGCAGCCCCCGGACTGGGCAGATCTTCAAGCAGACCTACAGCAAGTTCGACACAAA CTCACACAACGATGACGCACTACTCAAGAACTACGGGCTGCTCTACTGCTTCAGGAAGGACATGGACAAG GTCGAGACATTCCTGCGCATCGTGCAGTGCCGCTCTGTGGAGGGCAGCTGTGGCTTCTAGCTGCCCGGGT GGCATCCCTGTGACCCCTCCCCAGTGCCTCTCCTGGCCCTGGAAGTTGCCACTCCAGTGCCCACCAGCCT Ejercicio 2. Localización de genes en los cromosomas. Dirección: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/projects/genome/guide/ A continuación vamos a realizar los siguientes ejercicios 2.1. Genoma Humano Seleccionar Homo sapiens Build 37.1 (M) seleccionar:homo sapiens genoma Otra alternativa:www.ncbi.nlm.nih.gov/mapview/map_search.cgi?taxid=9606&build=previous - Observamos los diferentes cromosomas y la taxonomía completa. - Ahora podemos hacer clic en los diferentes cromosomas y observar los genes que contienen. - Se observará MT: este enlace nos conduce al estudio del ADN mitocondrial. Haga clic en MT y responda a las siguientes cuestiones: o de cuántas pares de bases está formado el ADN mitocondrial en la especie humana? o Busque el siguiente marcador Markets y escriba cytochrome. Enter. Cuál es la localización exacta del citocromo b en el ADN mitocondrial? o A continuación haga clic en CYTB y observará en qué lugar del ADN mitocondrial se encuentra localizado. - Entramos ahora en Cromosoma X y observamos el gen DMD, dónde se localiza este gen, en el brazo largo o corto del cromosoma X? 2.2. Genoma de Insectos - Localice los cromosomas de la abeja (Apis mellifera), haga clic en uno de ellos para observar los genes Prof: Antonio Trujillo Sánchez Página 2
2.3. Genoma bacteriano Dirección: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genomes/lproks.cgi Busque la bacteria Escherichia coli 536 y seleccionar el número 58531 (hacer clic sobre el). Aparece un cuadro titulado "Replicons": Hay que hacer click en NC_008253.1 que es el dato que aparece bajo Ref.Seq. en la segunda columna. Aparece ahora un cuadro con información sobre el genoma bacteriano. Seleccione los genes correspondientes al RNA: Features: Structural RNAs: 103. Observará que también podríamos consultar otros genes bacterianos en esta tabla. Localice el gen 16S Ribosomal RNA y abra la secuencia en formato FASTA. Para ello debe hacer clic en el rombo naranja de la columna Links (la que está más a la derecha). Ejercicio 3. Identificación de organismos a partir de secuencias cuyo origen es desconocido. Tras un análisis de ADN se ha obtenido la siguiente secuencia y se desea conocer a qué especie corresponde, ya que se desconoce su origen: ATGGCACCCAACATTCGAAAATCCCACCCCCTACTAAAAATAATTAACAACTCCCTAATCGACCTCCCAG CCCCATCCAACATCTCTGCTTGATGAAATTTCGGCTCCCTATTAGCAGTCTGCCTCATGACCCAAATCCT CACCGGCCTACTACTAGCCATGCACTACACAGCAGACACATCCCTAGCCTTCTCCTCCGTAGCCCACACT TGCCGGAACGTACAATACGGCTGACTCATCCGGAATCTCCACGCAAACGGCGCCTCATTCTTCTTCATCT GTATCTTCCTTCACATCGGACGAGGCCTATACTACGGCTCCTACCTCTACAAGGAAACCTGAAACACAGG AGTAATCCTCCTCCTCACACTCATAGCCACCGCCTTTGTGGGCTATGTTCTCCCATGGGGCCAAATATCA TTCTGAGGGGCCACCGTTATCACAAACCTATTCTCAGCAATTCCCTACATTGGACACACCCTAGTAGAGT GAGCCTGAGGGGGATTTTCAGTCGACAACCCAACCCTTACCCGATTCTTCGCCTTACACTTCCTCCTCCC CTTTGCAATCGCAGGTATTACTATCATCCACCTCACCTTCCTACACGAATCAGGCTCAAACAACCCCCTA GGCATCTCATCCGACTCTGACAAAATTCCATTTCACCCATACTACTCCTTCAAAGACATTCTGGGCTTAA CTCTCATACTCACCCCATTCCTAACACTAGCCCTATTCTCCCCCAACCTCCTAGGAGACCCAGAAAACTT CACCCCAGCAAACCCACTAGTAACCCCCCCACATATCAAACCAGAATGATATTTTCTATTCGCCTATGCC ATCCTACGCTCCATCCCCAACAAACTTGGAGGTGTACTAGCCCTAGCAGCCTCAGTCCTCATCCTCTTCC TAATCCCCTTCCTCCACAAATCTAAACAACGAACAATAACCTTCCGACCACTCTCCCAAACCCTATTCTG ACTTCTAGTAGCCAACCTTCTTATCCTAACCTGAATCGGAAGCCAACCAGTAGAACACCCCTTCATCATC ATTGGCCAAATAGCATCCCTCTCCTACTTCACCATCCTACTTATCCTCTTCCCCACAATCGGAACACTAG AAAACAAAATACTCAACTACTAA Para saber a qué especie corresponde hay que acceder al NCBI: Dirección: http://www.ncbi.nlm.nih.gov Seleccionar: BLAST Prof: Antonio Trujillo Sánchez Página 3
Seleccionar: opción nucleotide blast Introducir: secuencia de ADN a estudiar Seleccionar: DataBase Others (nr etc) Nos indicará a qué especie es más probable que corresponda y el porcentaje de coincidencia con las secuencias de las bases de datos del NCBI. Nuevo ejercicio Hemos obtenido las secuencias de ADN de muestras desconocidas que sospechamos son de origen animal. Qué región hemos amplificado previamente para poder determinar la especie? A qué especie corresponde cada una de las muestras? Utilizar secuencias del archivo secuencias desconocidas.txt. Una vez que se vayan identificando las secuencias hay que modificar el archivo secuencias desconocidas : guardar como ese archivo llamándolo secuencias identificadas.txt. Sobre esas secuencias modificamos los nombres de las secuencias identificadas en el ejercicio anterior. Ej: >secuencia_1 por >Bos_taurus. Ejercicio 4. Estudio filogenético Vamos a estudiar la relación filogenética que existe entre diversas especies. Para ello se ha de utilizar ahora el archivo secuencias identificadas.txt En primer lugar hay que realizar un Alineamiento de las secuencias. Abrir programa ClustalX: FILE: Load sequences: abrir archivo secuencias identificadas. Con esta opción queda abierto el fichero y podemos observar las bases marcadas cada una de un color. ALIGNMENT: Do complete alignment. Sirve para alinear las secuencias. TREES: Draw tree. Para ver el archivo que se nos genera tenemos dos opciones: 1. Intentar abrir directamente el archivo secuencias identificadas.ph generado (estos archivos se generan y quedan guardados en el mismo lugar dónde está el archivo.txt que hemos utilizado para el programa clustal). Prof: Antonio Trujillo Sánchez Página 4
2. Abrir programa TREEVIEW y abrir los archivos (File: Open): mostrar archivos de tipo:.dnd, ph, y en concreto buscar el archivo generado secuencias identificadas.dnd o secuencias identificadas.ph (estos archivos se generan y quedan guardados en el mismo lugar dónde está el archivo.txt que hemos utilizado para el programa clustal). Observamos el árbol filogenético, tanto el filograma como la representación radial. Para ello: TREE: phylogram TREE: radial Según esta representación, qué especies están más cercanas filogenéticamente? Ejercicio 5. Criminología. Comprobar la coincidencia de linaje matrilineal del ejercicio matrilineal.txt para determinar si cree que el vestigio encontrado en la escena de un crimen se corresponde con alguno de los sospechosos. Para realizar este ejercicio use el programa ClustalX. Páginas para convertir ADN ---- ARN ---- Proteína: www.2.uah.es/bioquímica/f-bmig/transcr-trad/inicio.htm www.attotron.com/cybertory/analysis/trans.htm Página para practicar ADN --- ARN --- Proteína www.learn.genetics.utah.edu/es/units/basics/transcribe/ Es importante trabajar siempre con la página original, sin traducir al castellano. Prof: Antonio Trujillo Sánchez Página 5