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TD1 Genome Selection Plantes

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Contents

Objectifs

Ce TD a pour but de vous familiariser avec la recherche d'informations scientifiques disponibles dans les banques de données biologiques (Database) et des outils permettant d'analyser ces séquences nucléiques et/ou protéiques afin de pouvoir les utiliser dans une approche expérimentale.

Globalement les informations sont regroupées dans 2 centres de ressources:

  • NCBI National Center for Biotechnology Information (NIH, USA)
  • EBI European Bioinformatics Institute (EMBL, GB)

Pour l'analyse de séquences biologiques, la suite de logiciel EMBOSS est disponible

Contexte Scientifique

Les chitinases sont des enzymes capable de dégrader la chitine présente notamment dans les parois des microorganismes fongiques. Au cours du TP, on précisera dans quels organismes ces enzymes sont détectées, leur ressemblance (homologie), leur organisation structurale (domaines protéiques), l'intérêt à les utiliser dans des approches de biotechnologie végétale.

Exercice 1 : Recherche dans les banques de données par numéro d'accession ou mots clés (EBI & NCBI)

1/ Aller sur le site de EBI - European Bioinformatics Institute

  • rechercher Uniprot (Services (onglet haut de Page)> Sequences Analysis and Web Services> AvailableDataBases(colonne gauche)>Uniprot)
  • qu'est ce que Uniprot ?
  • combien de séquences sont référencées dans TrEMBL ?
  • combien de séquences sont référencées dans Uniprot/swissProt ?

2/Sur le site d' UniProt : chercher la séquence dont le numéro d'accession est A0A8K1C767

  • de quelle protéine s'agit-il ? chez quel organisme ?
  • quelle est la taille de cette séquence ?
  • y a-t-il des preuves expérimentales de l'existence de cette protéine ?
  • est-elle dans UniProt-trEMBL ou UniProt-SwissProt ?


3/Aller sur le site du NCBI: identifiez

  • toutes les séquences des champignons du genre Fusarium, combien sont-elles ?
  • le nombre article scientifique référencés dans PuBMed en lien avec Fusarium
  • les séquences protéiques de Fusarium oxysporum présentant une activité chitinase
  • combien de séquences sont répertoriées dans la souche Fo47 ?

Pour cela sur le site du NCBI sélectionnez les banques "protéines", puis dans la barre de requête il est possible de combiner plusieurs termes à l'aide des opérateurs booléens (AND, OR, NOT) puis l'option Advanced (sous la barre de requête) et le bouton Preview, en précisant les champs, Organism, Title... à l'aide de l'outil Search builder et conjuguer vos requêtes. L'historique de vos requêtes est visible.


4/On s'intéresse maintenant à la séquence dont le numéro d'accession est EWZ38715

Regardez la fiche de la séquence correspondante :

  • quel est le nom de cette protéine ?
  • quel le nombre d'acides aminés constituant cette protéine ?
  • cette protéine contient-elle différents domaines fonctionnels ? Lesquels ?
  • définissez l'architecture de cette protéine
  • affichez votre séquence protéique au format FASTA (haute de page>FASTA). Qu'est ce que le format FASTA ?

Exercice 2 : Analyse d'une séquence protéique, recherche de domaines fonctionnels

Afin d'appréhender plus finement l'organisation structurale et la localisation cellulaire de la protéine de Pythium oligandrum (A0A8K1C767), vous allez recherchez les domaines 'fonctionnels' prédits sur la séquence ainsi que des motifs pouvant indiquer la localisation subcellulaire de la protéine

Sur le site de l'EMBL, utiliser le logiciel d'analyse de séquence protéique InterPro pour chercher si la séquence protéique de Pythium oligandrum contient des domaines fonctionnels connus.

  • Notez les positions et le nom des domaines PFAM identifiés sur cette protéine
  • Trouvez-vous la même chose avec les domaines IPR ?
  • Cette protéine présente-t-elle des régions pouvant suggérer sa localisation subcellulaire ?

NB: Gardez à l'écran le résultat InterPro pour la suite du TP

  • via 'PFAM', préciser l'activité 'Chitinase I / GH19' (cliquez sur numero d'accession PFAM Chitinase I /GH19)
  • identifiez les espèces qui présentent des domaines de type GH19.
  • combien de protéines à domaine GH19 sont recensées actuellement ?
  • la structure 3D de ce domaine protéique est-elle connue ?


Exercice 3 : Comparaison de 2 séquences protéiques par Dot Plot

Afin d'observer la ressemblance entre la séquence de chitinase de Pythium oligandrum (A0A8K1C767) et de Fusarium oxysporum (EWZ38715), nous allons les comparer par 'Dot Plot'

  • dans la suite de logiciel dédiée a l'analyse de séquence EMBOSS, identifier l'outil 'DOT MATCHER'
  • comparer vos séquences en DOT-MATCHER
  • que pouvez-conclure ?


Exercice 4 : Comparaison de 2 séquences protéiques par Alignement par paires

Afin d'observer la ressemblance / similitude entre la séquence de chitinase de Pythium oligandrum (A0A8K1C767) et de Fusarium oxysporum (EWZ38715), nous allons maintenant les comparer par 'Alignement de Séquences' en utilisant des logiciels disponibles dans EMBOSS.


Dans un premier temps nous allons comparer les 2 séquences sur toute leur longueur (du 1er au dernier résidu) = Méthode d'alignement GLOBAL

  • avec le logiciel STRETCHER, réalisez l'alignement entre la séquence de P. oligandrum et de F. oxysporum
  • quel résultat pouvez vous anticipez ?

Dans un second temps, identifiez si il existe entre les 2 séquences des régions similaires = Méthode d'alignement LOCAL

  • avec le logiciel MATCHER, comparez vos 2 séquences. Indiquez le chiffre 5 dans le paramètres 'Number of Alternatives Matches'
  • que pensez-vous du résultat ?


Faites les mêmes analyses (alignement global & local) entre la séquence de Pythium oligandrum (A0A8K1C767) et la séquence Q8H6Y7

  • A quel organisme appartient cette séquence ?
  • A quelle banque de données correspond ce numéro d'accession ?
  • Quel est le numéro d'accession de l'ARNm correspondant ?
  • Que pouvez-vous conclure d'après vos résultats d'alignement entre les 2 séquences protéiques ?


ANNEXES

>EWZ38715_Fusarium_oxysporum

MRVSTLLGLSAYAVAEASCSRNIIYYDQWHTNDLPPKDVTHSVTHVMMSFANSSLFTTEPSGKYEPFQPL KQVRALFDHDIKVCLAIGGWGDNAGFDAGLKTDRSRERFARNVASTLDRLGYDCVDIDMEYPGGNGADYK QVVNSKKTYEIQAFPKLLKEIKKFIGSKELSIAVPGLERDMIAYIPSETPLIEKSVDFVNVMTYDLMNRR DSYTTHHVSVKGAARAIDKYLSLGFPAHKLVLGIPFYAKWFTTKQGYKCTNPIGCPTELLENPKDGSDTG KSGSMTFEAANFVSAPTNLTTTPDATCGAGTFFKCATGGCCAASGWCGDTAAHCGTGCQSAYGHCDGIDL SASFHEALDKGKTDKVNGGQWYWDAPNRIFWSWDTPELIAEKINLLAKTRGVKSVMAWALALDSHDWSHL KAMQQGFDRVNA


>A0A8K1C767_Pythium_oligandrum

MKNAQVLVALACATFAAEQVSAGYVYVGSTGDKAAMTQWCNWNCPGFCPGDMCKQEGGAPAPAPGPAPIVPAVNPAPAPA PGPAPAPAPAPAPAAGGSGFGKYLDEGKFKQLFPESIPLYTFAGLVDAAKKYPSFANTGNEVNDKRELAAFLAQTSHECD HYKAAEEYAKDTFPESQYCNAGQVPCAAGHRYHGRGPIQLSWNYNYKAAGDAIGVDLLNKPELVGTDKTVTWQTALWYWM TPQGGKGVIHDIVANDFAQSTNIINGGLECGGPSKNNELQRIEYYKKICATLGVEPVAKVSCN