2.1. Genomic ontologies

Proiect realizat de :

Bîldea Doru Gabriel - seria A , grupa 4

Bica Mihai-Călin - seria A, grupa 3

Băloi Adrian - seria A , grupa 2

## Cuprins

1. Introducere
2. Istorie
3. Notarea genomică
4. Instrumente (programe de prelucrare)
5. Domenii ale GO
6. Testarea genomică- implicații asupra vieții
7. Avantaje- Dezavantaje
8. Determinanții genomici ai sănătății
9. Concluzii

## **1. Introducere**

**Genomica** este ramura biologiei moleculare care se ocupa cu studiul genomului.

**Genomul** reprezinta
informatia ereditara pe care un organism il transmite descendentilor fiind
prezenta in fiecare din celulele sale, mai precis in moleculele de ADN.
Fiecare molecula de ADN este un lung lant de structuri chimice numite
nucleotide. Nucleotidele sunt de patru tipuri: A (adenina), C (citozina), T
(timina) si G (guanina). La oameni, genomul consta din 3 miliarde de
nucleotide.

**Ontologia** (din
limba greaca) este un termen creat in secolul al XVII-lea si este o disciplina
filozofica, o ramura fundamentala a metafizicii, al carei obiect de studiu
este Fiinta si Existenta.

**Ontologia**
genomica**reprezinta stiinta ce incearca descifrarea in amanunt a**
genelor si in special rolul complet al fiecareia in cadrul speciilor, de la
origini pana in prezent. La baza genomicii ontologice sta conceptul de gena -
larg mediatizat dar inca incomplet elucidat, desi s-au facut descoperiri
revolutionare in ceea ce priveste genomul si caracteristicile acestuia.

Fiecare termen GO în ontologie are un nume , care poate fi un cuvânt sau un șir de cuvinte; un identificator alfanumeric unic; o definiție cu surse citate; și un spațiu de nume care indică domeniul din care face parte. Termeni pot avea, de asemenea, sinonime, care sunt clasificate ca fiind echivalente cu numele termenului. .GO Ontologia este structurata ca un graf aciclic direcționat, iar fiecare termen are  relatii bine definite cu unul sau mai multi termeni  din același domeniu, și uneori cu termeni din alte domenii. Vocabularul GO este proiectat pentru a fi neutru din punct de vedere al speciei și include termeni aplicabili la procariote și eucariote, organisme uni sau multicelulare.

Ontologia GO este disponibila gratuit pe site-ul GO într-o serie de formate, sau pot fi accesate on-line cu ajutorul browser-ul GO Amigo.

### Exemplu de termen GO

 id:         GO:0000016

 nume:       activitatea lactazei

 namespace:  functie\_moleculara

 def:        "Catalizeaza reactia: lactoza + H2O = D-glucoza + D-galactoza." [EC:3.2.1.108]

 sinonim:    "activitatea lactase-phlorizin hydrolase" BROAD [EC:3.2.1.108]

 sinonim:    "activitatea lactose galactohydrolase " EXACT [EC:3.2.1.108]

 xref:       EC:3.2.1.108

 xref:       MetaCyc:LACTASE-RXN

 xref:       Reactome:20536

 is\_a:       GO:0004553 ! activitatea hidrolazei, hidrolizeaza compusii O-glicozil

## **2. Istorie**

Ontologia genomica a fost construită inițial în 1998 de către un consorțiu de cercetători care studiază genomul de trei organisme model : Drosophila melanogaster (musca de fructe),Mus musculus (șoarece), și Saccharomyces cerevisiae . (de bere sau drojdie) multe alte organism model baze de date s-au alăturat consorțiului Gene Ontologie, contribuind nu numai datele de adnotare, dar contribuie, de asemenea, la dezvoltarea ontologiilor și instrumentele pentru a vizualiza și de a aplica datelor. Până în prezent, cele mai multe dintre bazele de date importante în plante, animale și microorganisme face o contribuție către acest proiect. Ca din ianuarie 2008, GO conține peste 24500 termeni aplicabile la o mare varietate de organisme biologice. Există un organism important de literatură cu privire la dezvoltarea și utilizarea OG, și a devenit un instrument standard in bioinformatica. Obiectivele lor au trei aspecte: construirea ontologie gena, atribuindu-ontologie a produselor genă / gene și dezvoltarea de software și baze de date pentru primele două obiecte.

## **3. Notarea genomica**

Notarea genomica  este practica de captura de date despre un produs de genă, care foloseste termeni din ontologia GO pentru a face acest lucru. Membrii consorțiului GO prezinta integrarea si diseminarea notarilor pe site-ul GO, unde pot fi descărcate direct sau vizualizate on-line, folosind Amigo. În plus față de identificatorul de produs de genă și termenul relevant GO, notarile GO au următoarele caracteristici:
     - referinta utilizata pentru a face notarea (de exemplu, un articol de revistă)
     - un cod dovezi care indică tipul de probe pe care se bazează notarea genei

     - data si creatorul notarii genei

### Exemplu de notare

 Produsul genei:    Actina, muschiul cardiac 1

 Termenul GO:         contractia inimii ; GO:0060047 (proces biologic)

 Codul dovezii:   Inferred from Mutant Phenotype (IMP)

 Referinta:       PMID 17611253

 Publicat de:     UniProtKB,  6 Iunie, 2008

## 4**. Instrumente (programe de prelucrare)**

Există un număr mare de instrumente disponibile  atât online cât și pentru a putea fi descărcate
care utilizează datele de proiect furnizate de GO. Marea
majoritate a acestora provin de la terți; GO Consorțiul dezvoltă și susține
două instrumente, Amigo si OBO-Edit.

Amigo este o aplicație web-based, care permite
utilizatorilor să interogheze, sa caute și sa vizualizeze ontologii și date
despre adnotatiile produsului de gene. În plus, acesta are, de asemenea, un
instrument BLAST,  unealta care permite
analiza seriilor de date mai mari,  și o
interfață pentru a interoga baza de date GO direct.

Amigo poate fi folosit on-line pe site-ul GO pentru a accesa
datele furnizate de GO Consortium, sau poate fi descărcat și instalat pentru
utilizare locală în orice bază de date folosind schema de baze de date GO.
Acesta este un software gratuit open source și este disponibil ca parte a distribuției
software go-dev.

OBO-Edit  este un open
source, sau mai bine zis, un  editor al
ontologiei independente de platformă dezvoltată și întreținută de Gene
Ontologie Consortium.  Acesta este
implementat în Java, și utilizează o abordare orientată grafic pentru a afișa
și edita ontologii.  OBO-Edit include o
căutare și filtrare de interfață cuprinzătoare, cu opțiunea de a face subseturi
de termeni pentru a-i face distincti vizual; interfața utilizatorului poate fi,
de asemenea,  personalizata în funcție de
preferințele utilizatorului. OBO-Edit are, de asemenea,  un ’’reasoner’’ care poate deduce link-uri
care nu au fost declarate în mod explicit, pe baza relațiilor existente și
proprietăților  lor.  Deși a fost dezvoltat pentru ontologii
biomedicale, OBO-Edit poate fi folosit pentru a vizualiza, căuta și edita orice
ontologie. Acesta este disponibil gratuit pentru a putea fi descarcat.

## **5. Domenii ale GO**

### Procesul biologic

- se refera la un obiectiv biologic la care gena contribuie

- procesele biologice de multe ori implica o transformare fizica sau chimica la modul ca "ceva" intra in proces si "ceva" diferit rezulta.

Exemple: cresterea celulara, translatia

### Functia moleculara

- este definita ca activitatea biochimica a produsului rezultata in urma decodificarii genei.

- descrie doar ce face acel produs nu si unde sau cand

Exemple: "enzima" , "ligand", "transportor"

### Componenta celulara

- se refera la locul in celula unde produsul genei este activ

- acesti termeni reflecta capacitatea noastra de intelegere a structurii celulei eucariote.

Exemplu: "membrana nucleara", "aparatul Golgi"

## **6. Testarea genomică - implicaţii asupra vieţii private**

Testarea genomică poate furniza informaţii privind predispoziţia individuală şi configuraţiile genomice de protecţie împotriva anumitor boli. În viitor, ar putea reprezenta baza prevenirii şi a tratamentului medical personalizat.

Punerea la dispoziţie a acestui tip de informaţii ridică probleme de ordin etic, social şi juridic - în cazul în care informaţiile sunt folosite în afara cadrului protejat de confidenţialitatea medicală, de exemplu în contextul asigurărilor de viaţă şi de sănătate

## **7. Avantaje/Dezavantaje**

 Cercetarea genomului uman are care zultat  posibila descoperire a unor noi modalitati de a salva vieti.

Cercetarea genomului uman implica uneori experimentarea pe subiecti umani, avand  efecte negative asupra sanatatii acestora.

## **8. Determinanţii genomici ai sănătăţii**

Aproape fiecare boală are componente genetice constitutive sau dobândite. Putem înţelege mai bine bolile obişnuite dacă identificăm

•         configuraţia genomică aflată la baza predispoziţiei către anumite boli

•         mutaţiile genomice somatice dobândite care declanşează o anumită boală şi determină un fenotip clinic specific (ex. cancer)

Aceste informaţii pot fi folosite pentru a diagnostica bolile şi pentru a identifica noi tratamente sau anumite molecule ţintă care să reacţioneze la tratament.

 Din punct de vedere practic, o ontologie este o reprezentare a ceva ce știm despre. "Ontologii" constau dintr-o reprezentare de lucruri care sunt detectabile sau direct observabile, iar relațiile dintre aceste lucruri. Nu există nici o terminologie standardul universal în domeniile biologie și conexe, precum și uzanțele termen poate fi specifică unei specii, spațiu de cercetare sau chiar un .. anumit grup de cercetare Acest lucru face comunicarea și schimbul de date mai dificil Proiectul Gene Ontologie oferă o ontologie a termenilor definiți reprezintă produsul genei proprietăți

## 9**. Concluzii**

Genomul uman ramane unul dintre marile mistere ale omenirii. Acesta este si va ramane o sursa infinita de informatii. G.O incearca sa clasifice aceasta informatie pentru a putea fi cat mai usor accesibila atat oamenilor de stiinta cat si publicului larg. Noi ca studenti la medicina speram ca in viitorul apropiat vom vedea adevarate revolutii in acest domeniu.

## Bibliografie

http://bioinfo2.ugr.es/PDFsClase/GeneOntology2000.pdf

http://nar.oxfordjournals.org/content/32/suppl\_1/D262.short

http://genomebiology.com/content/pdf/gb-2005-6-5-r44.pdf

http://www.geneontology.org/teaching\_resources/presentations/2006-02\_MUGEN\_expression-analysis\_jlomax.ppt

       http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1480173/