L étude des gènes et des protéines facilitée par l utilisation du web service ProteINSIDE

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1 L étude des gènes et des protéines facilitée par l utilisation du web service ProteINSIDE KASPRIC Nicolas Thèse débutée en février 2013 Equipe Amuvi Encadrants : Muriel BONNET Brigitte PICARD Avec l appui de Matthieu REICHSTADT Financement : Région Auvergne Apis-Gene

2 Contexte Carcasses Age > Race > Elevage Le muscle pour le rendement et la tendreté Le tissu adipeux (TA) pour le goût mais diminue le rendement Variabilité importante du rapport masse TA / masse muscle Des interactions entre TA et muscle suggérées. Chronologie dans la croissance des tissus Variations inverses des masses de tissus: génotypes extrêmes et qui commencent à être expliquées 2

3 Contexte Interactions TA / Muscle Type et abondance des cellules progénitrices? Spécificités métaboliques des tissus? Relations endocrines entre les tissus? Rapport TA / muscle TA Muscle Nombreuses données issues d études de génomique Outil pour étudier ces données Spécifique aux ruminants Exploiter les connaissances produites pour les espèces modèles et l Homme Connaissances sur les interactions Afin de maîtriser ce rapport, il faut mieux connaître les interactions entre le TA et le muscle 3

4 Contexte Milliers de protéines / gènes à analyser Manuellement - Recherche d identifiants - Recherche de fonctions - Rassemblement et tri des résultats - Recherche de liens entre les protéines - Comparaison avec les réseaux existants -.. Automatiquement Inexistant 4

5 ProteINSIDE ProteINSIDE : un outil automatisé pour identifier, annoter et lier des protéines/gènes chez le ruminant. Interpréter Données de génomique Automatiser Outil pour analyser des groupes de protéines/gènes Concevoir Programmation workflow, base de données et interface web Accès aux analyses Informations sur ProteINSIDE Exemple Utilisation gratuite : 5

6 1] Conception de ProteINSIDE

7 ProteINSIDE Identifier, annoter et lier des groupes de protéines/gènes. Rassemblement d informations Workflow Base de données Web interface Stockage des informations biologique pour le workflow, des analyses et des résultats. Création d analyses et accès aux résultats. Interactions protéine-protéine Alignement de séquences Prédiction de peptides signaux Gene Ontology 7

8 La base de données de ProteINSIDE Résultats des analyses effectuées avec ProteINSIDE Assemblage de bases de données Liste d attente des analyses Web service Web interface Listes des utilisateurs 8

9 9

10 Le web service ProteINSIDE BDD ProteINSIDE ID Résultats Liste de protéines/gènes Visualisation Nouveau JOB JOB terminé Interface web de ProteINSIDE ID Mapping Paramètres Résultats MODULES Alignement Blastp Annotation GO Prédiction de peptide SignalP 4.1 PPi Psicquic Web service 10

11 L interface web de ProteINSIDE Utilisateurs Visiteurs Compte personnel Manager de travaux Accès à toutes les analyses Accès à tous les outils Pas de compte Résultats disponible 1 mois Accès restreint X Interface Web ProteINSIDE ProteCONVERT Résultats en ligne Résultats téléchargeable Tutoriaux Mise à jours et version du service Statistiques du service Citations 11

12 L interface web de ProteINSIDE Convertisseur d identifiants IDS de protéines ou de gènes Workflow d analyse des protéines et des gènes Placé en file d attente du workflow 12

13 L interface web de ProteINSIDE Utilisateurs Terminée File d attente En cours Accès aux résultats Visiteurs 13

14 2] La biologie avec ProteINSIDE

15 ProteINSIDE ProteINSIDE Informations Ontologie de gène (GO) Protéines sécrétées Processus Localisations cellulaires Exemple 133 protéines : - Glycolyse - Chaine respiratoire - Hormones ProteINSIDE Fonctions synthétise automatiquement les moléculaires informations disponibles pour un gène/protéine dans les bases de données Interactions protéine-protéine 15

16 ProteINSIDE Module de récupération d informations biologique : simple appel à la base de données de ProteINSIDE Identifiants Fonction Spécificités ProteINSIDE synthétise automatiquement les informations disponibles pour un gène /une protéine dans les bases de données NCBI et UniProtKB NCBI - Coordinators NR 2013 UniProtKB - Magrane et al

17 ProteINSIDE ProteINSIDE Exemple des protéines : - Glycolyse - chaine respiratoire - hormone Informations Ontologie de gène (GO) Protéines sécrétées Processus Localisations cellulaires Fonctions moléculaires Interactions protéine-protéine Dictionnaire hiérarchisé de termes GO ProteINSIDE recherche pour des protéines ou des gènes les termes de la «Gene Ontology (GO)» (on parle d annotations). 17

18 ProteINSIDE Module de Gene Ontology - Appel à la BDD pour annoter les protéines - Calcul de la représentativité des fonctions biologique - Calcul des probabilité qu une protéine agisse bien dans une fonction biologique - Calcul du lien entre les fonctions - Fonctions dans lesquelles les protéines vont entrer en jeu (activation / inactivation de réactions ) QuickGO - Binns et al GO.org - Ashburner et al

19 ProteINSIDE ProteINSIDE Exemple des protéines : - Glycolyse - chaine respiratoire - hormone Informations Ontologie de gène (GO) Protéines sécrétées Processus Localisations cellulaires Fonctions moléculaires Interactions protéine-protéine ProteINSIDE prédit la sécrétion d une protéine en : - Identifiant un peptide signal sur la séquence d acides aminés - Recherchant des termes GO liés à la localisation cellulaire 19

20 ProteINSIDE Module de Protéines sécrétée - Alignement de séquences - Calcul de la probabilité d apparition d un peptide signal - Vérification du peptide signal - Calcul de la probabilité que la protéine soit bien sécrété par rapport à son background - Comparaison avec les fonction biologique GO Protéines potentiellement sécrété et GO liés à la sécrétion des protéines ProteINSIDE prédit la sécrétion d une protéine en utilisant l algorithme SignalP et les termes GO reliés à la sécrétion SignalP (v 4.1) - Petersen et al

21 ProteINSIDE ProteINSIDE Exemple des protéines : - Glycolyse - chaine respiratoire - hormone Informations Ontologie de gène (GO) Protéines sécrétées Processus Localisations cellulaires Fonctions moléculaires Interactions protéine-protéine L analyse de réseaux d interactions (interactome) pour identifier la fonction et/ou le rôle central de protéines dans des mécanismes 21

22 ProteINSIDE Entre protéines du jeu de données (36 interactions ) Entre protéines du jeu de données et extérieures (616 interactions ) ProteINSIDE réalise des réseaux de protéines pour mettre en évidence des mécanismes PsicQuick - Aranda et al Cytoscape web - Lopes et al

23 ProteINSIDE Application Informations Ontologie de gène (GO) 1 3 Protéines sécrétées Interactions protéine-protéine Processus Localisations cellulaires Fonctions moléculaires Interactions TA / Muscle Type et abondance des cellules progénitrices? Spécificités métaboliques des tissus? Relations endocrines entre les tissus? ProteINSIDE sera utilisé pour identifier des gènes et des protéines spécifiques de cellules musculaires ou adipeuses, de voies métaboliques, des adipokines ou des myokines 23

24 Application Milliers de protéines / gènes à analyser Manuellement - Recherche d identifiants biologique - Recherche de fonctions biologique - Rassemblement et trie des résultats - Plusieurs mois d étude Automatiquement 2 min d analyse pour 1000 protéines 1 jour d analyse pour génome bovin ( protéines) 24

25 MERCI DE VOTRE ATTENTION