PODSTAWY BIOINFORMATYKI 11 BAZA DANYCH HAPMAP

Transkrypt

1 PODSTAWY BIOINFORMATYKI 11 BAZA DANYCH HAPMAP

2 WSTĘP 1. SNP 2. haplotyp 3. równowaga sprzężeń 4. zawartość bazy HapMap 5. przykłady zastosowań Copyright 2013, Joanna Szyda

3 HAPMAP BAZA DANYCH HAPMAP - haplotypy SNP Copyright 2010, Joanna Szyda

4 HAPMAP - SNP CO TO JEST SNP? OSOBNIK 5' 3' 3' 5' 1 A C T A A G C A T T G A T T C G T A 2 A C C A A A C A G T G G T T T G T C 3 A C T A A G C A T T G A T T C G T A Copyright 2010, Joanna Szyda

5 HAPMAP - SNP Dlaczego polimorfizm SNP jest ważny w badaniach genetycznych??? 1. Najczęściej występujący rodzaj polimorfizmu w genomie 2. 1 SNP 600 bp SNP w pojedynczym genie (średnio dla człowieka) 4. Badanie bioróżnorodności 5. Powiązanie polimorfizmu z występowaniem chorób / cechami o złożonym podłożu genetycznym = GWAS (Genome Wide Association Studies) Copyright 2011, Joanna Szyda

6 HAPMAP - SNP NAJWAŻNIEJSZE CECHY CHARAKTERYZUJĄCE SNP OSOBNIK SNP 1 SNP 2 SNP 3 1 T G T 2 C A G 3 T G T Frekwencja alleli o SNP1: P(T)=2/3 P(C)=1/3 Liczba i frekwencja haplotypów o 2 haplotypy: TGT i CAG o P(TGT)=2/3 P(CAG)=1/3 Zaburzenie równowagi sprzężeń o Linkage disequilibrium frekwencja rzadszego allelu minor allele frequency (MAF) Copyright 2010, Joanna Szyda

7 HAPMAP - HAPLOTYP? JAKI PROCES GENERUJE TWORZENIE SIĘ NOWYCH HAPLOTYPÓW W POPULACJI? crossing over mutacje Copyright 2011, Joanna Szyda

8 HAPMAP - RÓWNOWAGA SPRZĘŻEŃ RÓWNOWAGA SPRZĘŻEŃ SNP1 SNP2 A1 A2 B1 P(A1)*P(B1) P(A1)*P(B2) B2 P(A1)*P(B2) P(A2)*P(B2) ZABURZENIE RÓWNOWAGI SNP1 SNP2 A1 A2 B1 P(A1)=P(B1) * B2 P(A2)=P(B2) * Copyright 2010, Joanna Szyda

9 HAPMAP - RÓWNOWAGA SPRZĘŻEŃ ZABURZENIE RÓWNOWAGI SNP1 SNP2 A1 A2 B1 P(A1)*P(B1)+D *** P(A2)*P(B1)-D * B2 P(A1)*P(B2)-D * P(A2)*P(B2)+D *** MIARA ZABURZENIA RÓWNOWAGI: Copyright 2013, Joanna Szyda

10 ZAWARTOŚĆ BAZY DANYCH HAPMAP Baza gromadzi informacje o SNP Dane ogólnodostępne Wyniki współpracy naukowców z: o Japonii W. Brytanii o Kanady Chin o Nigerii USA Populacje ludzkie Copyright 2010, Joanna Szyda

11 ZAWARTOŚĆ BAZY DANYCH HAPMAP Genotypy Częstości alleli i genotypów Miara zaburzenia równowagi H-W Haplotypy CNV Rekombinacje, rekombinacyjne hot-spot Copyright 2014, Joanna Szyda

12 POPULACJE (stan 2014) 1. Niespokrewnione 162 próbek, osoby pochodzące z rodu Han mieszkające w Pekinie 129 próbek, osoby pochodzenia z rodu Han mieszkające w Denver 117 próbek, osoby pochodzenia indyjskiego mieszkające w Houston 131 próbek, osoby pochodzenia japońskiego mieszkające w Tokyo 122 próbek, osoby pochodzące z rodu Luhya mieszkające w Kenii 117 próbek, osoby pochodzące z Toskanii Copyright 2014, Joanna Szyda

13 POPULACJE (stan 2014) 2. Spokrewnione: triplety rodzice-dziecko 106 próbek, osoby pochodzenia afrykańskiego z pd. stanów USA 180 próbek, osoby pochodzenia europejskiego z USA 104 próbki, osoby pochodzenia meksykańskiego mieszkające w Los Angeles 205 próbek, osoby pochodzące z plemienia Masajów mieszkające w Kenii 229 próbek, osoby pochodzące z rodu Yoruba mieszkające w Nigerii Copyright 2014, Joanna Szyda

14 SNP Yoruba: Europa: Wszystkie zbiory: Wszystkie zbiory MAF>0.05: Nature 449, Copyright 2013 Joanna Szyda

15 CNV Copyright 2014 Joanna Szyda Nature 467,

16 Copyright 2014 Joanna Szyda

17 WYSZUKIWANIE INFORMACJI

18 WYNIKI cały chromosom cytogenetyczny obraz chromosomu wyniki z bazy OMIM wyniki GWAS

19 WYNIKI fragment chromosomu gęstość ułożenia SNP wyniki z bazy OMIM CNV Copy Number Variation sekwencje powtarzalne

20 WYNIKI SNP SNP WYNIKI dodatkowe informacje frekwencje alleli i genotypów w różnych populacjach

21 WYNIKI SNP szukany gen WYNIKI dodatkowe informacje Sekwencja nukleotydów NCBI

22 WYNIKI dodatkowe informacje wykres LD

23 WYNIKI dodatkowe informacje LD między parami SNP dla wybranej populacji

24 HAPMAP - ZASTOSOWANIE WYKORZYSTANIE DANYCH HAPMAP ANALIZA NA POZIOMIE SEKWENCJI ANALIZA GENOMU 1. Detekcja regionów genomowych odpowiedzialnych za cechy fenotypowe np. choroby poszukiwanie pojedynczych SNP... poszukiwanie haplotypów złożonych z kilku SNP pozostających w wysokim LD z nieobserwowalnym genem warunkującym chorobę 2. Badanie zróżnicowania genetycznego populacji 3. Badanie częstości rekombinacji Copyright 2010, Joanna Szyda

25 HAPMAP - ZASTOSOWANIE Copyright 2014, Joanna Szyda

26 HAPMAP - ZASTOSOWANIE Copyright 2014, Joanna Szyda

27 OSOBNIK SN P1 1 T G T 2 C A G 3 T G T SN P2 SN P3 SNP1 SNP2 A1 A2 B1 P(A1)*P(B1)+D P(A2)*P(B1)-D B2 P(A1)*P(B2)-D P(A2)*P(B2)+D HAPMAP Copyright 2015 Joanna Szyda