1 / 30

Bio Informatics

دانشگاه صنعتی امیرکبیر دانشکده مهندسی پزشکی. سمینار درس کاربرد فناوری اطلاعات در پزشکی اساتید محترم جناب آقای دکتر توحیدخواه جناب آقای دکتر احمدی پژوه ارائه دهندگان مریم شیرانی - آرزو طاهری بهمن ماه 1387. Bio Informatics. BioInformatics.

ora-hudson
Download Presentation

Bio Informatics

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. دانشگاه صنعتی امیرکبیر دانشکده مهندسی پزشکی سمینار درس کاربرد فناوری اطلاعات در پزشکی اساتید محترم جناب آقای دکتر توحیدخواه جناب آقای دکتر احمدی پژوه ارائه دهندگان مریم شیرانی - آرزو طاهری بهمن ماه 1387 Bio Informatics

  2. BioInformatics تاریخچه ................................................................................................................. تعریف .................................................................................................................... خصوصیات مشترک سیستم های جاندار....................................................................... پروتئین و DNAو RNA ................................................................................................ اهداف.................................................................................................................... ضرورت بیوانفورماتیک................................................................................................. فعالیت های اصلی.................................................................................................... چالش های اصلی.................................................................................................... حوزه های کاربرد...................................................................................................... بانک های اصلاعاتی، الگوریتم ها ، نرم افزارها .............................................................. بیو انفورماتیک در ایران............................................................................................... جمع بندی .............................................................................................................. فهرست

  3. BioInformatics • 1865 : کشف قوانین پایه وراثت نخودفرنگی توسط Gregor Mendel (پدر علم ژنتیک) • 1869 : کشف DNA و نامگذاری به نام نوکلئین توسط Johann Friedrich Miescher • 1881: اثبات ترکیب کروموزوم ها از نوکلئین ها توسط Edward Zacharias • 1899: تغییر نام نوکلئین به نوکلئواسید توسط Richard Alltman • 1902 : اثبات وجود پیوند بین آمینو اسیدها و شکل گیری پروتئین ها از آن توسط Emil Herman Fisher (دریافت جایزه نوبل) • 1911: کشف اینکه ژنهای روی کروموزومها ، واحدهای مجزای وراثت هستند توسط Tomas Hunt Morgan + کشف RNA توسط Pheobus Aaron Theodore • 1881: تشخیص ساخت پروتئین ها از ژنها توسط George Beedle و Edward Tatum • 1943: ساخت اولین کامپیوتر همه منظوره در دانشگاه پنسیلوانیا • 1952: ساخت ژن ها از DNA توسطGeorge Beedle Alfred Hershey و Martha Chase + پیشنهاد مدل دومارپیچی برای DNA توسط Watson و Crick تاریخچه

  4. BioInformatics • 1954: ایجاد روش های اتم سنگین برای حل مسائل فازی در کریستال شناسی پروتئین • 1955: یافتن توالی اولین پروتئین جهت آنالیز (انسولین گاوی) توسط Friedrick Sanger • 1969: ایجاد ARPANET از طریق پیوند کامپیوترهای دانشگاه های Stanford و USBC و Utah و UCLA • 1970: انتشار جزئیات الگوریتم Needleman-Wunschبرای مقایسه توالی ها • 1972: ایجاد اولین بانک داده زیست شناسی بنام Protein Identification Resource توسط Margaret Dayhoff • 1986: ایجاد مکانیزم توالی دهی اتوماتیک توسط Leroy Hood • 1986: پیدایش عبارت ژنومیک، جهت توصیف نظم علمی در نگاشت، توالی دهی و تحلیل ژنها توسط Thomas Roderick • 1988: تاسیس مرکز ملی اطلاعات بیوتکنولوژی (NCBI) در موسسه ملی سرطان + شروع پروژه ژنوم (نگاشت و توالی دهی ژنوم انسان) • 1992: تاسیس موسسه تحقیقات ژنومیک (TIGR ) توسط Craig Venter تاریخچه

  5. BioInformatics • 1994: شکل گیری منطق ژن در Maryland • 1999: توالی دهی اولین کروموزوم انسانی (شماره 22 ) • 2001: انتشار اولین پیش نویس توالی دهی ژنوم انسانی در سطح بین المللی • 2003 : تکمیل پروژه ژنوم انسانی • 2008 : صدها ژنوم از آرایه مختلفی از گونه ها تاریخچه

  6. BioInformatics بنا به تعریف NCBI (National Center for Biotechnology Information ) شاخه ای از علم که از تلفیق زیست شناسی، علم کامپیوتر و فناوری اطلاعات ایجاد شده است. و با استفاده از کامپیوتر، نرم افزارهای کامپیوتری وبانک های اطلاعاتی، سعی می‌گردد تا به مسائل بیولوژیکیبخصوص در زمینه‌های سلولی و مولکولیپاسخ داده شود و تحقیقات وسیعتری در خصوص پروتئین ها و ژنهابعمل آید. تعریف کاربردی: جمع آوری ، ذخیره سازی، بررسی، تحلیل، تفسیر و توسعه حجم وسیعی از اطلاعات بیولوژیکی در بانک های اطلاعاتی. که این اطلاعات عبارتند از: • توالی های ژن • فعالیت های بیولوژیکی • فعالیت های داروشناختی • ساختار بیولوژیکی • توصیف ژن ها بیوانفورماتیک از کامپیوترهای قدرتمند و تکنیک های آماری برای انجام اهداف تحقیقاتی استفاده می کند. تعریف کامپیوتر زیست شناسی شیمی و بیوشیمی بیوانفورماتیک آمار فیزیک

  7. BioInformatics مکانیزم رخداد اینها در Central Dogma کپسوله شده است. گردش اطلاعات از DNA به RNA و سپس به Protein این سیستمی است که زندگی زمین بر آن استوار است. خصوصیات مشترک سیستم های جاندار ساخت سلول و اداره آن کسب انرژی برای انجام این کار پاسخ به محیط تکثیر و دوباره سازی

  8. BioInformatics CENTRAL dOgma replication DNA GENOTYPE (i.e. Aa) GENE (DNA) ATGCAAGTCCACTGTATTCCA transcription reverse tr RNA UACGUUCAGGUGACAUAAGGG MESSENGER (RNA) translation Protein PROTEIN PhenoType PHENOTYPE (pink) TRAIT

  9. BioInformatics پروتئین • درشت مولکول هایی که از زیر واحدهایی بنام اسیدهای آمینه ساخته شده اند. • اهمیت آن در زندگی: • عهده دار رفتار سلولی و تمام فعالیت‌‌هایی است که در سلول انجام می‌شود. • ایجاد غشایی که سلول را دربرمی گیرد. • شکست غذاها برای تولید سوخت • گوناگونی اشکال و خواص شیمیایی • دریافت اطلاعات از محیط و گفتگو با سلول پاسخ سلولی • اگر کار پروتئین‌ها از حالت طبیعی خارج شود، می‌توانند باعث بروز بیماری‌های مختلف شوند: - سرطان - آلزایمر - پارکینسون

  10. BioInformatics dna • درشت مولکول هایی که از زیر واحدهایی بنام نوکلئوتید ها ساخته شده اند. • اهمیت آن در زندگی: • ذخیره سازی طولانی مدت اطلاعات ژنتیکی • حاوی اطلاعاتی در مورد زمان و چگونگی ساخت پروتئین ها • گوناگونی اشکال و خصوصیات شیمیایی • پایداری بسیار زیاد نوکلئوتیدها ، بطوریکه می توانند دقیقا نسخه عین خود را تولید کنند. • خواص شیمیایی نوکلئوتیدها بسیار بیشتر از آمینو اسیدها است.

  11. BioInformatics RNA • یک اسید نوکلئیک در سلول • ساخت توسطDNA • انواع : • tRNA( transfer RNA ) • ( messenger RNA) mRNA • rRNA(ribosomal RNA ) • اهمیت آن در سلول : • اجازه خواندن دستورالعمل ها (mRNA) • ترجمه زبان DNA (نوکلئوتیدها) به زبان پروتئین (آمینواسیدها) (tRNA) • ساخت پروتئین (rRNA)

  12. BioInformatics • سازماندهی داده ها بگونه ای که محققان بتوانند به اطلاعات بیولوژیکی موجود دسترسی داشته باشند و نتایج جدید را ارسال نمایند. (مثال : بانک داده پروتئین) • توسعه ابزارهایی برای کمک به تحلیل این داده ها ( مثال :مقایسه توالی یک پروتئین با دیگر پروتئین ها ) • استفاده از این ابزارها برای تحلیل داده ها و تفسیر نتایج، بصورتی که از نظر بیولوژیکی با معنا باشد. اهداف

  13. BioInformatics • رشد روز افزون اطلاعات در زمینه : • شناسایی انواع مختلف موجودات زنده • عوامل بیماری زا • فرایند های زیستی • ساختارهای ژنتیکی • شناسایی ژنها • پروتئین ها • کمبود دائمی متخصصین آموزش دیده • گوناگونی کاربردهای بیوانفورماتیک • نیاز به انواع مختلف متخصصین بیوانفورماتیک ضرورت بیوانفورماتیک

  14. BioInformatics • بانک ژن، هر 14 ماه دوبرابر می شود: ضرورت بیوانفورماتیک

  15. BioInformatics فعالیت های اصلی بررسی متابولیت های حاصل از متابولیسم سلولی بررسی و تحلیل توالی نوکلئوتیدهای mRNA یک جاندار با دیگر mRNA ها و پردازش mRNA بررسی، شناسایی، تحلیل و مقایسه توالی نوکلئوتیدهای ژن یا ژن های یک جاندار زنده مطالعه، شناسایی، تحلیل و مقایسه توالی آمینواسیدهای پروتئین ها یا پروتئین های جانداران زنده

  16. BioInformatics تعیین مدلهایی برای تشخیص زمان و مکان وقوع رونویسی در یک ژنوم تعیین و پیشگویی مدلهایی برای پیوندهای دیگر RNA تعیین مدل هایی برای خط سیر عبور سیگنال : توانایی پیش بینی پاسخ های سلولی به محرک های خارجی تعیین کدهای بازشناخت protein:DNA, protein:RNA, protein:protein پیش بینی صحیح ساختار پروتئین اولیه طراحی رابطه ای مولکول های کوچک بازدارنده پروتئین ها فهم مکانیکی تکامل پروتئین فهم مکانیکی تکامل ژنوم و گونه ها راه های سیستماتیک توصیف عملکرد ژن و پروتئین توصیف ژن با استفاده از Microarray ها آموزش : توسعه رشته بیوانفورماتیک چالش های اصلی

  17. BioInformatics • زیست شناسی مولکولی و سلولی • ژنتیک • علوم تکاملی و تکامل نژادی • حوزه های مختلف بیوتکنولوژی نظیر : صنایع داروسازی ،میکروبیولوژی، نانو بیوتکنولوژی • کشاورزی • مدیریت زیست و فناوری زیستی • پزشکی حوزه های کاربرد در حال و آینده کشف دارو طراحی داروهای مناسب با کمک مدل سازی پروتئین و واکنش آن تشخيص بيماری ‌ها شناسايی علل ژنتيک بيماری‌ها مدیریت بیماری ها جنین شناسی

  18. BioInformatics • انواع : • DNA • RNA • پروتئین • Microarray : • DNA Microarray • Protein Microarray • Tissue Microarray • Antibody Microarray داده ها • روال : • جمع آوری داده • تهیه بانک اطلاعاتی داده ها • ذخیره سازی داده • آنالیز داده • داده کاوی • مدل سازی بیولوژیکی

  19. BioInformatics رشته ای از نقطه های DNA، پروتئین یا بافت، مرتب شده روی یک آرایه،برای تحلیل های همزمان جنس Chip : شیشه، پلاستیک یا سیلیکون افزایش سرعت تحقیقات فقدان استاندارد واحد برای همه انواع آن عدم سازگاری انواع مختلف Microarray پیدا کردن ژنهایی که بیشترین اختلاف را در سطوح عبارات خود بین بافت های سالم و سرطانی نشان می دهند. بافت سرطانی بافت سالم

  20. BioInformatics Microarray

  21. BioInformatics • برای تحلیل : • عبارات و قواعد ژنتیکی • بیماری های ژنتیکی • شجره شناسی ژنتیکی • می تواند عمومی یا خصوصی باشد. • CODIS • UK National DNA Database • California • GEN Bank • NIAS DNA Bank • EMBL • DDBJ • The Australian Plant DNA Bank بانک اطلاعاتی DNA • RBG KEW DNA BAnk • Japan • Duke CHG • Ensembl • DIS • Entrez • BLAST • DNA Bank Netwrok(ZDM,BGBM,DSMZ,ZFMK)

  22. BioInformatics • برای تحلیل : • ساختار پروتئین های اولیه • عبارات و قواعد پروتئین ها • ساختار 3 بعدی پروتئین ها • سیر تکاملی ارگانیسم ها • منشا زندگی • غالبا عمومی هستند. • SwissProt • PIR International • RCSB • PDBe • PDBj • BMRB بانک اطلاعاتی پروتئین wwPDB MMDB PubVast RCSB PubChem CDD

  23. BioInformatics • استخراج اطلاعات و ویژگی های با معنا از بین DataSet ها با استفاده از : • روش های آماری • روش های گراف • خوشه بندی • داده کاوی • بازشناخت الگوی محاسباتی • Smith-Waterman • Needleman-Wunsch • Ullman • Hybrid Bayes Classifier • ClustalW • agrep • PHYLIP • BioConductor الگوریتم ها Naive Bayes Classifier Artificial Neural Networks DEE A* ChromaSig GOS FASTA BLAST

  24. BioInformatics حاشیه نویسی و تجسم سازی ذهنی ژنوم اطلاعات تجربی برای بیو پولیمرها توالی های ژنومیک و وظایف بیولوژیکی مدیریت اطلاعات مولکولی تبادل داده عبارت ژنی ریز آرایه ای بیولوژی سیستم ها و شبکه های بیوشیمیایی Markup Language AGAVE BioML BSML CML MAGE-ML SBML

  25. BioInformatics • تحلیل توالی پروتئین و DNA • آنالیز مسیر عبور • محاسبه،مدل سازی ریاضی و شبیه سازی ساختار پروتئین و DNA • کندوکاو در داده‌ها و داده های توده ای • یکپارچگی اطلاعات بیولوژیکی • انسجام در پردازش و تجسم ذهنی آن نرم افزارها Sybyl GPMAW Cn3D GeneSpring GX DNASTAR Lasergene Gene Construction Kit 2.5 MetaCore Ingenuity Pathways Analysis 3.1 NeuralWorks Professional II / Plus

  26. BioInformatics ساختار کلی

  27. BioInformatics BioInformaticsvs Computational Biology Biology + Computers • بیولوژیست هایی که با استفاده از سیستم ها و ابزارهای محاسباتی به مسائل بیولوژی پاسخ می دهند. • بکارگیری فناوری اطلاعات در مطالعه، تحلیل ، ذخیره ، نگهداری و کشف اطلاعات بیولوژیکی (نظیر آنچه که در توالی های DNA و ساختار پروتئین وجود دارد) • حل مشکلات بیولوژی مولکولی • می تواند بعنوان زیر مجموعه ای از بیولوژی محاسباتی باشد. Computers + Biology • مهندسین کامپیوتر، ریاضیدانان، آمار شناسان و مهندسینی که فرضیه ها ، الگوریتم ها و تکنیک هایی را برای ابزارها و سیستم های بیولوژیکی ایجاد می کنند. • کلی تر • توسعه روش های نظری، داده تحلیلی، مدلسازی ریاضی و تکنیک های شبیه سازی محاسباتی • حل مشکلات زیست شناسی، بوم شناسی، روانشناسی و تکامل

  28. BioInformatics • 1383:تاسیس انجمن بیوانفورماتیک ایران Iran BioInformatic Society (IBS) • اهداف : • گسترش، پیشبرد و ارتقای علمی دانش بیوانفورماتیک • توسعه کیفی نیروهای متخصص • بهبود بخشیدن به امور آموزشی و پژوهشی در زمینه های بیوانفورماتیک و بیولوژی محاسباتی بیو انفورماتیک در ایران

  29. BioInformatics WWW.NCBI.nlm.nih.gov www.ncgr.org www.ebi.ac.uk www.ensembl.org www.cs.hope.edu/~alganim/ccaa/ www.nist.gov/dads/ http://www-igm.univ-mlv.fr/~lecroq/string/index.html http://www-igm.univ-mlv.fr/~lecroq/seqcomp/ http://www.wwpdb.org/ http://www.biologynews.net/archives/2008/09/02/scientists_develop_new_method_to_investigate_origin_of_life.html http://www.neuralware.com/products.jsp http://proteinbank.vbi.vt.edu/ProteinBank/g/tech/showtechbytid.do http://healthsciences.ku.dk/research/proteincenter/press/article_proteins/ http://www.nodalpoint.org/node/1510 http://en.wikipedia.org/wiki/Main_Page http://www.wisegeek.com/what-is-a-microarray.htm http://www.b-eye-network.com/view/1336 http://www.netsci.org/Science/Bioinform/ مراجع

  30. با سپاس از توجه شما

More Related