Oblicza bioinformatyki: genomika regulatorowa

Bartek Wilczynski (UW)-bioinformatyk
Model biologiczny = developmental clock work (removing genes, one at a time, to see how the clock
works). Przyklad: cykl zycia muszki owocowej. Nie widac roznic, roznice w zakodowaniu DNA  mutacja
genow w eksperymentach. Muszki owocowe sa bardzo „mechaniczne”.
Geny HOX = chromosomy lab, Dfd, Antp, Abd-B.
Te geny sa zachowane rowniez w ssakach i w czlowieku. Te geny maja silny wplyw na wyglad i
funkcjonalnosc danego organizmu. W ssakach te geny powtarzaja sie, sa duplikowane.

Jak inicjuje sie transkrypcje genow? Kodowanie bialka, transkrypcja tlumaczona na sekwencje
aminokwasow. Inicjacja transkrypcji zaangazowana w to, ze komorki roznia sie od siebie  dzieki
czynnikom transkrypcyjnym (CRM, enhancer)=sekwencje regulatorowe; promotor=”most”.
Za pomoca metodbiochemicznych mozemy znalezc dokladne miejsce gdzie nastapi wiazanie miedzy
czynnikiem transkrypcyjnym i genomem.

ChIP-on-Chip
Genomic DNA  cross-link and shear  ip matrix, antibodyczyszczenie
Chip sequecing

Problem znajdowania czynnikow wiazan transkrypcyjnych. Bierzemy pod uwage te, ktory czynnik znajduje
sie najblizej bialek. Pozycja opisywana za pomoca specyficznych macierzy pozycyjnych.
Np.
A

3

2

0

12

C

5

2

12

0

.......itd

G

3

7

0

0

T

1

1

0

0

Poboczne nukleotydy maja mniejszy wplyw na dane wiazanie.
Zwykle w macierzy normalizuje sie wszystkie kolumny do 1.
Moga istniec rozne macierze. Jak wiedziec ktora jest dobra dla danego wiazania?

Claude Shannon – „ojciec” teorii kodow

∑i ∑ j p

ij

log

2

(p

ij

/ b

j

) 

information content of the motif = prawdopodobienstwo wystapienia

danego nukleotydu w danym miejscu (p

ij

) i w jakimkolwiek miejscu (b

j

)

Logarytm ilorazu p/b to iloraz szans.

Najlepsza macierz – ta, ktora ma najwiecej informacji w kodzie.

Consensus method:
- Greedy algorithm
- dependant on sequence ordering
- take only a few “most” informants algorithms

Gibbs sampling = probnik Gibbs’a

REGULACJA bardziej skomplikowana.
Czynnik transkrypcyjny, Geny “eve&skip”

Different models of enhancer action:
- enhanceosome
- information display (billboard)

conservation of enhancer elements (schemat)

Te dwa modele maja wplyw na konsekwenkcje ewolucji, podlegaja procesie ewolucyjnemu.

Wyszukiwanie sekwencji regulatorowych (searching for enhanceosome-like sequences) przez pewien
model. Jest to mozliwe.

Searching for billboard-like enhancers: poslugiwanie sie okna w ktorym wystepuja zbiory bialek, ktore
nakladaja sie na siebie. Mozna interpretowac to dla wiekszej ilosci gatunkow. Non possiamo assumere un
esatto ordine o spaziatura tra gli elementi della stessa fila.


Podsumowanie:
bioinformatyka =miejsce spotkan inspirujacych problemow
informatyka pomaga odpowiedziec na duza ilosc pytan