A T C G G C T A A T A T
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- Maja Melsbach
- vor 7 Jahren
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Transkript
1 Vorlesung*Einführung*in*die*Bioinforma4k*SoSe*2013* * Von*der*DNA*zur*Datenbank:* Sequenzierung*&*Assemblierung* * Prof.&Daniel&Huson& ZBIT Center for Bioinformatics Singapore Center on Environmental Life Sciences Engineering (SCELSE) Entdeckung*der*DNA* Friedrich Miescher ( )! 1869&Miescher&entdeckte&DNA&in&der& Küche&des&Schlosses&Hohentübingen& 2& Biomolekulare*Grundlage*des*Lebens* Wiki.org... A T C G G C T A A T A T &Watson&und&Crick& F&Struktur&der&DNA&ist&eine&Doppelhelix& F&Die&Reihenfolge&der&Basen&enthält&InformaNonen,&die&& &&&in&der&zelle&verarbeitet&werden& 3& 1
2 DNA*und*Proteine* 4& Protein*Sequenzierung* 1955&Biochemiker&Frederick& Sanger&besNmmt&die&erste& vollständige& Aminosäurensequenz&eines& Proteins,&Insulin.&& 1 malwmrllpl lallalwgpd paaafvnqhl cgshlvealy lvcgergffy tpktrreaed! 61 lqvgqvelgg gpgagslqpl alegslqkrg iveqcctsic slyqlenycn! 5& DNA*Sequenzierung* 1975 Frederick Sanger entwickelt die Kettenabbruchmethode zur Sequenzierung von DNA Wikipedia.org 6& 2
3 Genomics* " Genomics ist das Studium der Genomsequenzen einzelner Organismen " Sequenzierung und Assemblierung " Annotation und Analyse " Genomvergleich 7 Genomics* " Genomgrößen: " Virus 5-10 Kilobasen (kb) " Bakterien: 1-10 Millionen Basen (Mb) " Arabidopsis thaliana: 120 Mb " Fruchtfliege: 140 Mb " Mensch: 3 Millarden Basen (Gb) Genetics is a way of thinking. Genomics is a set of tools. Mary-Claire King (Science, Feb 2011) 8 Sequenzierung* ACGTTG ACGTTGCAAGTTCGTGTGC! A! C! T! T! C! CAAGTT C! A! CGTGT! 10*000*Basen*DNA*(x150000)* Probe* Gelesene*DNA*Sequenz* DNA*Molekül* Datenbank* heißt* Read * * 9 3
4 Sanger*Sequenzierung* DNA Polymerase! XXXTCACAATCAACTGCGCTATAGACGGTTGXXX AGTGTTAGTTGACGCGATATCTGCC! T! C! C! T! A! A! C! C! A! C! A! T! C! T! T! A! T! A! A! C! T! Deoxynukleotide 10& Sanger*Sequenzierung* DNA Polymerase! XXXTCACAATCAACTGCGCTATAGACGGTTGXXX A!T! A!T!T!T!A! AGTGTTAGTTGACGCGATATC! C! T! T! C! C! T! A! A! C! T! C! A! C! A! T! A! A! C! C! T! T! T! A! T! A! A! A! C! T! Deoxynukleo4de* Gefärbte*diRDeoxynukleo4de* 11! KapillarRTechnologie* A! C! T! 12! 4
5 Sequenzfabriken* 13& Genomik* 2001 Die Sequenzierung des Genoms des Menschen Mondlandung 14& Sequenzierung*&*Assemblierung* Schrotschuss Zerteilung der DNA Klonierung und Sequenzierung Assemblierung und Annotation 15& 5
6 Assemblierung* 16& Sequenzierungsprojekte* GOLD: Genomes online database 17 SecondRGenera4on* Sequenzierungstechnologien* " Seit&2005&neue&Hochdurchsatzmethoden& 18 6
7 SecondRGenera4on*Sequenzierung* Source: Stephan C. Schuster, Penn State Nature, Emulsion*Amplifika4on* a) Wasser-in-Öl Mikroreaktoren c) Auflösung der Mikroreaktoren b) Klonierung des Fragments und Befestigung an der Kugel Source: Kugeln*verteilen*auf*einer*PicoTiterPlateTM* Enzyme hinzugefügt Kugeln werden in Mikrowells verteilt Zentrifugation 44 μm Source:
8 Pyrosequenzierung* " Parallele&Sequenzierung&der&Fragmente:& Fluss A Fluss T T ACCTAGTA A GTGGTGT CTCTCTCTC T A A A CACATTTT ACCTCTTC T A AAGGAGAT 22 Pyrosequenzierung* " Parallele&Sequenzierung&der&Fragmente:& Fluss A Fluss T Fluss G usw... T ACCTAGTA A GTGGTGT G CTCTCTCTC G T A A A CACATTTT G ACCTCTTC T A AAGGAGAT 23 Pyrosequenzierung* " BasenbesNmmung& durch&analyse&einer& Serie&von&Bildern& Source: 454 TCAGCGTAAG 24 8
9 Gegenüberstellung*Sanger* *Next*Gen* " Erste Generation (Sanger Sequenzierung): " 100kb/Lauf, mittlere Read Länge 1000bp, Preis: 500$/Mb " Zweite Generation: " Roche(454): 600 Mb/Lauf, 600bp, 20$/Mb " Illumina: 400 Gb/Lauf, 100bp, 0.50$/Mb " SOLiD: 500 Gb/Lauf, 50bp, 0.50$/Mb " Dritte Generation: " PacBio SMRT: 25Gb/Lauf, >1000bp,?$/Mb " Ganz neu: " Ion Torrent: 100bp/Lauf, 10x billiger als Roche(454) 25 Assemblierung* Genom Shotgun Sequenzierung Assemblierung Mapping auf das Genom 26 Assemblierung* " Sequenzierung&produziert&Millionen&von& kurzen&dna&reads& " BioinformaNk:&Suche&überlappende& Sequenzen&und&füge&sie&zusammen& AGGTTTAG TTTAGGAT AGGTTTAGGAT 27 9
10 NCBI*Datenbank* " Die&Hauptresource&für&Sequenzdaten&ist&NCBI:& 28 NCBI*Datenbank* 29 NCBI*Datenbank* Hund-Genom? 30 10
![Längere&Sequenzabschni]e&werden&aus&Reads& assembliert* "](/docs-images/63/48573952/images/11-2.jpg "Es&gibt&>&5000&Sequenzierungsprojekte& \" Sequenzdaten&(DNA,&Proteine,&RNA)&werden&")
11 NCBI*Datenbank* Hund-Genom 31 Zusammenfassung* " DNA&enthält&Bauanleitungen&für&die&Zelle& " Sequenzierungsmethoden&produzieren&kurze& Reads &von&dna&sequenz& " Längere&Sequenzabschni]e&werden&aus&Reads& assembliert* " Es&gibt&>&5000&Sequenzierungsprojekte& " Sequenzdaten&(DNA,&Proteine,&RNA)&werden& in&der&ncbi&datenbank&abgelegt&und&sind&dort& frei&zugänglich& 32& 11
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