Учебная страница курса биоинформатики,
год поступления 2016

Семестры Студенты Преподаватели

• 2024
• 2023
• 2022
• 2021
• 2020
• 2019
• 2018
• 2017

• ...

Выбор геномов

• В таблице содержится список всех прокариот, геномы которых собраны до хромосом. Выбирайте бактерии одного вида с одной хромосомой.

• используйте карту локального сходства blast2seq для для проверки сходства геномов попарно
  • пара плохая если (i) между геномами нет крупных перестроек; (ii) сумма длин детектируемых гомологичных участков невелика, менее 60% от более короткого генома;

Построение карты локального сходства

• blast2seq на сайте NCBI или локально
  • используйте blastn
  • blast2seq - тот же blast, в котором второй геном рассматривается как база нуклеотидных последовательностей; используйте все свои знания чтобы подобрать подходящие параметры blast.
  • карту локального сходства сохраните и включите в отчет
  • используйте табличную выдачу находок blast для вычисления суммарной длины гомологичных участков и процента сходства на гомологичных участках геномови для точных координат крупных перестроек геномов
• Примеры возможных описаний крупных событий (i) Это не вставка, а делеция в одном геноме или в геноме общего предка нескольких близкородственных геномов. (ii) Это вставка за счет горизонтального переноса из далеких геномов в данный геном или в общего предка его и нескольких близкородственных геномов. Найдите способ проверить какой ответ более вероятен.

Построение нуклеотидного пангенома пакетом NPG-explorer

Установка NPG-explorer на свой компьютер: см.

Описываю действия, считая, что пакет NPG-explorer установлен на компьютере. Например, он установлен на kodomo.

Особенность интерфейса NPG-explorer состоит в том, что все файлы лежат в одной директории и имеют фиксированные имена. Поэтому имена входных и выходных файлов, как правило, не указываются. Все программы должны быть запущены из специально созданной директории, содержащей созданный вами файл genomes.tsv

План действий коротко

Как подготовить единственный входной файл genomes.tsv

• Формат genomes.tsv

all:embl:CP003309       Hino    chr1    c       Rickettsia rickettsii str. Hino
all:refseqn:CP003318.1  Hauke   chr1    c       Rickettsia rickettsii str. Hauke
all:embl:CP003311       Hlp2    chr1    c       Rickettsia rickettsii str. Hlp2
all:file:Rrickettsii_genomes/CP000766   Iowa    chr1    c       Rickettsia rickettsii str. Iowa 

• пять полей, разделители - табуляторы (а не пробелы)
• all - значит, что и последовательности, и аннотации генов берутся из одной и той же записи (формат допускает скачивание из разных файлов)

• embl - значит, что идентификатор INSDC - БД GeneBank или ENA; указывайте универсальные идентификаторы INSDC (не те, которые NC_...)

• refseqn - значит, что идентификатор БД Refseq (nucl); указывайте универсальные идентификаторы INSDC (не те, которые NC_...)
• file - значит, что использовать уже скачанный файл

• Hino и т.п. - короткое название генома без пробелов и подчеркиваний, выдуманное составителем файла

• chr1 - название хромосомы; должно быть одинаковым у гомологичных хромосом/плазмид из разных геномов
• c - кольцевая; l - для линейных
• Далее - полное название штамма

Параметры, которые можно менять в файле npge.config

• MIN_IDENTITY = Decimal('0.9') значит, что во всех блоки пангенома, кроме минорных m-блоков, доля консервативных позиций превышает 0.9
• Examine вычисляет долю консервативных позиций в малом числе блоков и предлагает значение параметра MIN_IDENTITY на 0.1 меньше
  • Не обязательно следовать рекомендации буквально, но уменьшить вычисленное значение, по крайней мере, на 0.05 стоит
• MIN_LENGTH = 100 значит, что все блоки пангенома, кроме минорных m-блоков, имеют не менее 100 позиций
• WORKERS = 1 значит, что задействовать один процессор. Это значение рекомендуется использовать на kodomo чтобы не заблокировать задания других студентов
  • WORKERS = -1 значит, что использовать все процессоры компьютера

npge MakePangenome выдает на stdout протокол выполнения. Рекомендуется его сохранить в файле: npge MakePangenome > log

Аналитические файлы с полезной информацией

• pangenome/pangenome.info содержит сводную информацию про все типы блоков:
  • s-блоки - стабильные (коровые) блоки, по одному фрагменту из каждого генома
  • h-блоки - "полустабильные" блоки - по одному фрагменту из части геномов
  • u-блоки - и не блоки вовсе, а уникальные последовательности из одного генома,у них нет гомологов среди всех геномов, кроме самой себя
  • r-блоки - блоки с повторами, по крайней мере, в одном геноме

  • m-блоки - минорные блоки - короткие (<MIN_LENGTH) блоки, которые не удается включить в другие блоки

• идентификатор блока r34x1201 устроен так: r - тип блока (от repeat); 34 фрагмента в блоке; 1201 позиций в выравнивании блока; иногда приходится добавлять "n1", "n2" и т.п. на конце чтобы сохранить уникальность имен
• pangenome/pangenome.bi содержит информацию по каждому блоку, включая информацию фрагменты каких геномов входят в блок;удобен для
  • поиска крупных делеций/вставок (h-блоки и u-блоки)
  • анализа блоков с повторами
• Список глобальных блоков - синтений - см. в global-blocks/blocks.gbi
  • g-блоки (глобальные блоки) состоят из последовательно идущих во всех геномах s-блоков, перемежающихся блоками других типов (r-, h-, u- и m-)
• Последовательность глобальных блоков в каждом геноме см. в файле global-blocks/blocks.blocks. Для ответов на вопросы его удобно взять в Excel, транспонировать и выкинуть строчки, не содержащие g-блоков.

Визуализатор qnpge запускается в рабочей директории (ricketssii_npg в примере) БЕЗ ПАРАМЕТРОВ.

• Версия NPG-explorer'а под Win запаздывает по сравнению с версией под linux. Если дома Win то можно поступить так.
  • Запустить все программы, кроме qnpge, на kodomo
  • Скопировать результаты на свой компьютер
  • Скачать на свой компьютер NPG-explorer под Win, предпоследнюю версию - как рекомендуется на сайте
  • Возможно, получится скачать только файл qnpge.exe с диска /P.../pr10 и положить в доректорию с пангеномом
  • Запустить qnpge
• Описывать графический интерфейс - неблагодарное занятие; и не буду это делать. qnpge позволяет:
  • искать по названию блока, гена или по последовательности (требуется точное совпадение)
  • сортировать таблицу блоков по любой колонке
  • копировать последовательности из нижнего окна: целые группы блоков из правого верхнего
  • показывать имена генов; сами гены выделены белым шрифтом в нижнем окне с выравниванием блока; разберитесь, как указывается их ориентация
  • быстро перемешаться в блока с выравниванием; home, end, ctrl или shift + стрелочки
  • переключать выравнивание имен блоков с глобальных блоков вдоль хромосомы к выравниванию обычных блоков внутри глобального или промежуточного i-блока

Где что можно найти в выходных данных (в процессе написания)