GMIN206 TD Banques de données biologiques Interrogation des banques via GQuerry et Formats de fichiers de séquences

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1 GMIN206 TD Banques de données biologiques Interrogation des banques via GQuerry et Formats de fichiers de séquences 1. Interrogation des banques via GQuerry 1.1 Rappel De manière concrère, l interrogation de banques de données en biologie passe par la construction d une affirmation qui doit être satisfaite par toutes les données (sous forme de documents ou fichiers textuels) qui vont être retournés. Cette affirmation peut être construite à l aide de mots clés (concepts recherchés) connectés par des opérateurs booléens (ou connecteurs logiques), à savoir OU (disjonction), ET (conjontion), NOT (négation). De plus des caractères joker permettent de n interroger que sur le début d un mot clé. En résumé, la banque de données peut être vue comme un ensemble et on peut dès lors lui appliquer des opérations issues de la théorie des ensembles (union, intersection,... ) La consultation d une banque de données s apparente à de la consultation Web au travers d un moteur de recherche ou meta-moteur de recherche comme Google. Les éléments de syntaxe généraux à toutes les rubriques sont donnés : entrée de fichier (champ ou descripteur) entre crochets : exemple de champ : organism, protein name, gene name, slen (sequence length), fkey (feature key)... (certains de ces champs sont définis en annexe et sont parfois différents selon les rubriques) connecteurs logiques en majuscules : OR, NOT, AND caractères jokers : astérisque intervalle de valeurs : : forcer l ordre d évaluation des opérateurs : parenthèses (le connecteur logique ET est prioritaire) présence obligatoire d une locution (mots séparés formant une unité de sens) : entre guillemets L écriture d une requête a pour forme générale : valeur1 [champ1] op1 valeur2 [champ2] op2 valeur3 [champ3] Exercice 1 : Séquences Les requêtes portent sur la consultation de la rubrique Nucleotide et traitent du gène SRY qui est impliqué dans le déterminisme génétique sexuel notamment chez les vertébrés. Vous trouverez en annexe des exemples de champs sur lesquels la consultation est possible pour la rubrique Nucleotide. 1. Donner les séquences nucléotidiques associées au gène SRY 2. Donner les séquences associées au gène SRY qui sont soit humaine (Human ou Homo sapiens), soit de souris (Mouse ou Mus musculus) 3. Donner les séquences humaines ou de souris, ayant une taille comprise entre 500 et 1000 pb et qui sont associées au gène SRY 4. Donner les séquences de chat (cat ou Felix catus) qui ne sont pas associées au gène SRY 5. Donner les séquences d ARNm de mammifères qui sont associées au gène SRY 6. Donner les séquences de référence (banque REFSEQ) d ARNm humaines référencées qui sont associées au gène SRY et qui sont décrites par une région CDS et une région génique (gene) 1

2 M1 Bioinformatique, Connaissances et Données - GMIN Exercice 2 : Publications Les requêtes portent sur la consultation de la rubrique PubMed et donc de Medline. Vous trouverez en annexe des exemples de champs sur lesquels la consultation est possible pour la rubrique PubMed. 1. Donner les références bibliographiques parues dans les journaux Nature et Science 2. Donner les références bibliographiques ayant SF Altschul comme auteur 3. Donner les références bibliographiques publiées dans Nature entre 2000 et 2010 et ayant le terme SRY et le terme Mammalian dans leur corps de texte 4. Donner les références bibliographiques ayant SRY dans leur titre, rédigées en Français et qui sont disponibles en accès libre 1.4 Exercice 3 : Gènes Les requêtes portent sur la consultation de la rubrique Gene. Vous trouverez en annexe des exemples de champs sur lesquels la consultation est possible pour la rubrique Gene. 1. Restituer les informations concernant les gènes humain ayant un symbole qui commence par ABC 2. Restituer tous les gènes présents sur le chromosome 9 humain qui ont une activité ATP-binding 3. Restituer tous les gènes présents sur le chromosome Y qui sont référencés dans la banque de données OMIM et qui sont donc impliqués dans des maladies liées à l hérédité 2. Formats de fichiers de séquences : FASTA et Genbank 2.1 Rappel Les éléments retrouvés dans une en-tête FASTA sont de manière obligée le séparateur >, et de manière plus optionnelle un identifiant (GenInfo Identifier et/ou numéro d accès.version) et une définition courte. Les barres verticales (pipe) permettent de séparer les divers éléments de l en-tête. L enchaînement de la séquence est constituée de lignes justifiées qui ne dépassent pas 80 caractères (en général 60 ou 80 caractères) et enfin la police de caractères choisie est à chasse fixe (par exemple courrier). 2.2 Exercice 1 : En-tête FASTA Vous décrirez par le détail les informations qui sont retournées par les en-têtes listées ci-dessous (banque de données de provenance (aide en annexe), type de séquence, organisme, définition,... ). Vous trouverez en annexe des indications sur les banques de données de provenance dans les en-tpete FASTA. 1. >gi ref NM Homo sapiens sex determining region Y (SRY), mrna 2. >sp Q05066 SRY HUMAN Sex-determining region Y protein OS=Homo sapiens GN=SRY 3. >gi ref NP sex-determining region Y protein [Mus musculus] 4. >gi gb HM Homo sapiens isolate HSA-34 SRY gene, partial sequence 5. >gi sp Q SRY PONPY RecName : Full=Sex-determining region Y protein 6. >gi emb FN Homo sapiens SRY gene for sex determining region Y, individual TH7 2.3 Exercice 2 : Conversion Genbank - FASTA Une portion d en-tête de fichier au format Genbank vous est fourni, vous construirez l en-tête FASTA associée. LOCUS NM_ bp mrna linear PRI 02-JUL-2011 DEFINITION Pan troglodytes sex determining region Y (SRY), mrna. ACCESSION NM_ XM_ VERSION NM_ GI: KEYWORDS. SOURCE Pan troglodytes (chimpanzee)

3 M1 Bioinformatique, Connaissances et Données - GMIN Formats de fichiers de séquences : GFF et Genbank 3.1 Rappel Dans un fichier Genbank, on peut trouver dans la table des caractéristiques (features table), des caractéristiques qui sont orientées vers de l annotation structurale (annotation qui renseigne les éléments structuraux notamment des gènes) et des caractéristiques qui sont orientées vers de l annotation fonctionnelle (annotation qui renseigne les fonctions biologiques des produits d expression des gènes). GFF est un format simplifié qui facilite la maintenance et la mise à jour d annotations biologiques à partir d un simple éditeur de texte. GFF simplifie également l échange des annotations entre différentes applications. GFF comprend 9 colonnes séparées par des tabulations (8 tabulations + retour chariot en fin de ligne) : 1. identifiant de séquence 2. source de données d origine (ex. GenBank) 3. type de la sous-région, contraint à un terme du vocabulaire SOFA (ou identifiant SOFA) 4. start : position de début 5. end : position de fin 6. score : réel : valeur calculée à partir d un éventuel outil (sinon.) 7. strand : brin positif +, ou négatif -, sinon. (pas de brin) ou? pour incertain 8. phase : feature de type CDS (obligatoire) : ORF : 0, 1 et 2 9. attributes : couples propriété-valeur tag=value séparés par des ; domaine de valeurs des tags (ID, name, Alias, Parent (partof relationship), Target, Gap, Derives from, Note, Dbxref, Ontology term) Des exemples (fantaisistes) de fichier au format GFF sont donnés en annexe. 3.2 Exercice : Conversion Genbank - GFF A partir de la table des caractéristiques simplifiée présentée ci-dessous, vous construirez un fichier tabulé au format GFF qui permettra de rendre compte des principaux éléments structuraux de la séquence étudiée. FEATURES Location/Qualifiers gene /gene_synonym="cre-bp1; CREB2; HB16; TREB7" /note="activating transcription factor 2" /db_xref="geneid:1386" /db_xref="hgnc:784" exon /number=1 exon /number=2 exon /number=3 misc_feature /note="upstream in-frame stop codon" CDS /gene_synonym="cre-bp1; CREB2; HB16; TREB7" /note="camp responsive element binding protein 2 /codon_start=1 /product="cyclic AMP-dependent transcription factor ATF-2" /protein_id="np_ " /db_xref="gi: " /db_xref="ccds:ccds2262.1" /db_xref="mim:123811" exon

4 M1 Bioinformatique, Connaissances et Données - GMIN /number=4 exon /number=5 exon /number=6 exon /number=7 exon /number=8 exon /number=9 exon /number=10 exon /number=11 STS /db_xref="unists:4379" exon /number=12 exon /number=13 exon /number=14 polya_signal polya_site 2111 /experiment="experimental evidence"

5 M1 Bioinformatique, Connaissances et Données - GMIN Annexes 4.1 Rubriques Sequence Quelques champs sur lesquels la consultation est permise pour les rubriques Sequence (Nucleotide et Protein) sont listés dans le tableau ci-dessous. Nom du champ Abréviation Définition Exemples Accession ACCN numéro d accession NCBI AF123456[ACCN] Feature Key FKEY caractéristique biologique décrite au sein de la Feature Table CDS[FKEY] Gene Name GENE noms des gènes décrits par les séquences BRCA1[GENE] Organism ORGN noms (binomiaux et communs) pour l ensemble de la taxonomie human[orgn] Properties PROP différentes propriétés : type moléculaire, B.D origine biomol mrna[prop] Sequence Length SLEN taille totale de la séquence 100 :1000[SLEN] Title TI élément textuel présent dans la définition binding [TI] 4.2 Rubrique PubMed PubMed est l interface de consultation publique de la banque de références bibliographiques MEDLINE. Une sélection de champs à partir desquels des requêtes peuvent être construites sont listés ci-dessous. Nom du champ Abréviation Définition Exemples Author AU Auteur de la publication Kornberg RD [AU] Publication Data PDAT Date de publication 2000[PDAT] ou 2000 :2010 [PDAT] Journal TA Journal Nature [JOURNAL] Language LA Langue de publication french [LA] Title TI Titre de la publication DNA [TI] Text words TW Terme dans le corps du texte SRY [TW] Filter SB différents types de filtres free full text [SB] Publication Type PT Review, Biography, Letter, Clinical Trial,... review [PT] All Fields [ALL] tous les champs SRY [ALL] 4.3 Rubrique Gene La rubrique Gene est porteuse de très nombreuses informations et va notamment renseigner sur la structure des gènes et le répertoire génique de nombreux organismes vivants. 4.4 Indication banque de données de provenance pour les en-têtes FASTA Quelques champs sur lesquels la consultation est permise pour les rubriques Sequence (Nucleotide et Protein) sont listés dans le tableau ci-dessous. GenBank (comme GenPept) gi gi-number gb accession locus EMBL Data Library gi gi-number emb accession locus DDBJ, DNA Database of Japan gi gi-number dbj accession locus NBRF PIR pir entry Protein Research Foundation prf name SWISS-PROT sp accession name Brookhaven Protein Data Bank (1) pdb entry chain Brookhaven Protein Data Bank (2) entry:chain PDBID CHAIN SEQUENCE

6 M1 Bioinformatique, Connaissances et Données - GMIN Patents GenInfo Backbone Id General database identifier NCBI Reference Sequence Local Sequence identifier pat country number bbs number gnl database identifier ref accession locus lcl identifier 4.5 Exemple 1 de fichier au format GFF et son rendu visuel ##gff-version 3 ctg123 GenBank exon ID=exon1;note=chromobox homolog 8 ctg123 GenBank gene ID=gene;Dbxref=GeneID: ctg123 GenBank exon ID=exon2 ctg123 GenBank intron ID=intron1 ctg123 GenBank snp ID=snp1 Visualisation du fichier GFF ci-dessus : 4.6 Exemple 2 de fichier au format GFF et son rendu visuel ##gff-version 3 NM_00314e GenBank gene ID=gene;name=AZQ;Dbxref=GeneID:779897,HGNC:11311;gene_synonym=SRX NM_00314e GenBank exon ID=exon1;Name=AZQ.1;Parent=gene;note=chromobox homolog 8 NM_00314e GenBank exon ID=exon2;Parent=gene;Name=AZQ.2 NM_00314e GenBank intron ID=intron1;Parent=gene NM_00314e GenBank snp ID=snp1;Parent=gene Visualisation du fichier GFF ci-dessus :

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