Κατασκευή Εργαλείου Ανάλυσης των Επιδράσεων Πολυμορφισμών/Μεταλλάξεων στη Γονιδιακή Έκφραση
Creators: name: Αθανασιάδης, Πολύκαρπος Σάββα
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2011
Subjects: Ανάλυση
Μεταλλάξεις
Γονίδια
Analysis
Mutations
Genes

description: Η ραγδαία ανάπτυξη της επιστήμης της Βιολογίας τα τελευταία χρόνια είχε ως αποτέλεσμα να μελετηθούν πολλά βασικά της προβλήματα, με σημαντικότερο όλων την αποκωδικοποίηση του DNA. Στην ανάπτυξη της Βιολογίας είχαν μεγάλη συμβολή και άλλες επιστήμες, όπως η Πληροφορική, η Στατιστική, κά. Επιπλέον, ο συνδυασμός αυτών των επιστημών με τη Βιολογία οδήγησε στη δημιουργία νέων επιστημονικών κλάδων, όπως είναι η Βιοπληροφορική, η οποία εκμεταλλεύεται τις δυνατότητες που μας δίνουν οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές, τις εφαρμόζει σε βιολογικά προβλήματα και πλέον είμαστε σε θέση να λύσουμε προβλήματα που κάποτε θεωρούνταν πρακτικά αδύνατο να λυθούν (πχ. λόγω έλλειψης προγραμματιστικής ισχύος). Το αποτέλεσμα των παραπάνω εξελίξεων είναι ότι στις μέρες μας υπάρχει ένα μεγάλο πλήθος διαδικτυακών εργαλείων που βοηθάει τους βιολόγους και τους γιατρούς να μελετήσουν πολλά βιολογικά προβλήματα. Ένα από αυτά τα προβλήματα είναι η μελέτη της επίδρασης των μεταλλάξεων στη γονιδιακή έκφραση. Η μελέτη αυτή μπορεί να γίνει με ανάλυση των εξονικών ενισχυτών ματίσματος (ΕΕΜ) και των θέσεων ματίσματος της αλληλουχίας, ώστε να πάρουμε πληροφορία για τα λειτουργικά χαρακτηριστικά της αλληλουχίας και να δούμε πώς επηρεάζονται από τη μετάλλαξη –με τον τρόπο αυτό μπορεί να γίνει μελέτη ακόμα και σιωπηρών μεταλλάξεων. Ένα ακόμα βιολογικό πρόβλημα είναι ο εντοπισμός των CpG νησίδων, οι οποίες συναντώνται σε περιοχές γύρω από γονίδια, και ο τρόπος που επηρεάζονται από τις μεταλλάξεις. Το διαδικτυακό εργαλείο που αναπτύξαμε συνδυάζει τις τρεις αναλύσεις που αναφέραμε –εντοπισμός ΕΕΜ, πρόβλεψη θέσεων ματίσματος και εντοπισμό CpG νησίδων- και έτσι δίνει τη δυνατότητα στο χρήστη να κάνει τρεις διαφορετικές αναλύσεις της μετάλλαξης που μελετάει. Επιπλέον, η εφαρμογή ενοποιεί λειτουργίες άλλων διαδικτυακών εργαλείων, όπως είναι το ESE Finder και το S&amp;S Splice Score, τα οποία εντοπίζουν ΕΕΜ και θέσεις ματίσματος αντίστοιχα. Για τον εντοπισμό των CpG νησίδων αναπτύχθηκε ξεχωριστός αλγόριθμος αναζήτησης των νησίδων, με βάση τον ορισμό των CpG νησίδων κατά Gardiner και Frommer. Τέλος, το στοιχείο που διαφοροποιεί το εργαλείο μας σε σχέση με άλλα υπάρχοντα, είναι ότι ο χρήστης εισάγει τη μετάλλαξη που θέλει να μελετήσει και το εργαλείο παρουσιάζει τα αποτελέσματα της ανάλυσης με τρόπο που ο χρήστης μπορεί να συγκρίνει τα χαρακτηριστικά της αρχικής και της μεταλλαγμένης αλληλουχίας, ώστε να μπορέσει να εξάγει χρήσιμη πληροφορία για την επίδραση της μετάλλαξης στη γονιδιακή έκφραση. Για να επιτευχθεί αυτό, έγινε χρήση και επέκταση της λειτουργίας των ESE Finder και S&amp;S Splice Score, ώστε οι χρήστες να μπορούν να μελετάνε ευκολότερα και πιο γρήγορα την επίδραση των μεταλλάξεων. Παρόμοια ανάλυση έγινε και τον εντοπισμό των νησίδων όπου τα αποτελέσματα της ανάλυσης παρουσιάζονται συγκεντρωτικά για την αρχική και τη μεταλλαγμένη αλληλουχία.
description: Last years, the rapid evolution of Biology resulted in the study of many basic biological problems, such as the problem of decoding DNA, which is the most important. Other sciences like Informatics and Statistics have contributed to the rapid evolution of Biology. The combination of these sciences led to new disciplines. One of them is Bioinformatics, which takes advantage of computers’ capabilities and applies them on biological problems, as a result, nowadays, we are able to study and solve problems that in the past were regarded impossible to study and solve (mainly because computational power was limited). The consequence of the developments mentioned above is that in our days, there is a large number of Web tools that help biologists and doctors to study biological problems. One major biological problem is the study of the mutation effects on gene expression. This study can be carried out either by analyzing sequence’s exonic splicing enhancers (ESE), or by analyzing splice sites of the sequence. These analyses are very useful because they provide information for the functional characteristics of the sequence and we can get insights on how these characteristics are affected by mutations -even silent mutations can be studied. Another biological problem is the detection of CpG islands, which reside on sites preceding genes, and the way that they are affected by mutations. The Web tool that we have developed combines the three analyses that we mentioned above –ESE detection, prediction of splice sites and detection of CpG islands, as a result users have the chance to make three different analyses in order to make a detailed study of mutation’s effect. Moreover, this Web application unifies the functionality of others, such as ESE Finder and S&amp;S Splice Score, which detect ESEs and splice sites respectively. For the third analysis –CpG islands’ detection, a separated algorithm according to Gardiner and Frommer definition of CpG islands has been developed. The advantage of the application developed, in contrast to other applications, is that it provides an interface to define a mutation, and the results of the analyses correspond to both initial and mutated sequences. The results are presented in a way that users can compare the characteristics of the two sequences in order to extract useful information for the effects of mutation on gene expression. The above functionality is achieved by making use of ESE Finder and S&amp;S Splice Score and extending their functionality. Similar analysis is made for CpG islands’ detection where we have developed a separate algorithm. The three analyses that we have described above offer users the chance to study easily and quickly the effects of mutations.