Matériel
- Introduction (mercredi 7 janvier)
- Acétates : PDF (le fichier n'inclut pas les animations)
- Références
- Structure de la molécule d'ADN - notes de cours de Gilles Bourbonnais de l'Université de Laval; voir aussi les notes sur le code génétique
-
Molecular Biology for Computer Scientists
- par Larry Hunter, en anglais (Larry Hunter. Artificial Intelligence and Molecular Biology, AAAI Press) - Le code génétique - introduction pour lycéens par Gilles Furelaud de l'Université Marie-Curie.
- Notes de cours sur protéines par Marie-Paul Bassez de l'Université de Strasbourg.
- Origami-ADN: noir/blanc ou couleur, et instructions.
- Alignement (9-21 janvier)
- Acétates : PDF
- Références
- Notes de cours sur l'alignement de deux séquences par Robert Giegerich et David Wheeler à l'École Virtuelle de Sciences Naturelles, Bielefeld/Allemagne (en anglais).
- Mount ch. 3 jusqu'à page 96;ou Durbin 2.1-2.4, 2.8; ou Gusfield ch. 11.
- Exercices
-
Exercice pour l'alignement global de deux séquences:
- Les deux séquences
sont les suivantes.
>souris MSALLILALVGAAVAFPVDDDDKIVGGYTCRESSVPYQVSLNAGYHFCGGSLINDQWVVSAAHCYKYRIQ VRLGEHNINVLEGNEQFVDSAKIIRHPNYNSWTLDNDIMLIKLASPVTLNARVASVPLPSSCAPAGTQCL ISGWGNTLSNGVNNPDLLQCVDAPVLPQADCEASYPGDITNNMICVGFLEGGKDSCQGDSGGPVVCNGEL QGIVSWGYGCAQPDAPGVYTKVCNYVDWIQNTIADN
>grenouille MKFLVILVLLGAAVAFEDDDKIVGGFTCAKNAVPYQVSLNAGYHFCGGSLINSQWVVSAAHCYKSRIQVR LGEHNIALNEGTEQFIDSQKVIKHPNYNSRNLDNDIMLIKLSTTARLSANIQSVPLPSACASAGTNCLIS GWGNTLSSGTNYPDLLQCLNAPILTDSQCSNSYPGEITKNMFCAGFLAGGKDSCQGDSGGPVVCNGQLQG VVSWGYGCAQRNYPGVYTKVCNFVTWIQSTISSN
Il s'agit de séquences P07146 et P70059. - Alignez les deux séquences: utilisez
l'interface
EMBOSS needle. Copiez les deux
séquences (
enter the sequence data manually here
) ci-dessus et pressez Run (vérifiez qu'il n'y a pas de lignes vides avant >souris. et >grenouille). Les options de défaut sont OK. -
L'alignment peut être visualisé par
prettyplot
en couleur: choisissez
MSF Format
pour le format avec needle, copiez ou sauvegardez l'alignement trouvé.
- Les deux séquences
sont les suivantes.
- Exercice pour l'alignement local de deux séquences:
- On va aligner la séquence protéique
du gène humain HOXA5 et
celle
du gène HOXD3 du poulet. Suivez le lien en bas de la page pour
le
FASTA format
. - Notez que les longueurs et compositions des deux séquences sont assez différentes. (Si vous voulez vous convaincre, essayez de les aligner avec needle et afficher l'alignement global avec prettyplot comme dans l'exercice précédent.)
- Performez un alignement local avec
water,
une implémentation de l'algorithme Smith-Waterman. Utilisez un
gros coût pour des espaces/trous (p.e.
gap opening penalty
=23,gap extension penalty
=0.5, matrice de défaut). L'alignement devrait trouver lehomeobox
présent dans tous les deux gènes (vérifiez sur leNiceProt view
de Swiss-Prot, sousFeatures
). Est-ce que les mêmes régions sont trouvées avec d'autres paramètres de score?
- On va aligner la séquence protéique
du gène humain HOXA5 et
celle
du gène HOXD3 du poulet. Suivez le lien en bas de la page pour
le
- Un génome annoté
Région promoteur sigma A pour l'opéron lactose de la colibacille dont je parlais au cours. Identifiez le-10 box
(séquence typique TTGACA) et le-35 box
(séquence typique TATAAT) dans la région promoteur. Est-ce que les séquences actuelles sont identiques aux séquences typiques? Pour savoir plus sur les mécanismes de régulation de l'expression génétique, vous pouvez consulter les notes de cours sur le synthèse de protéines chez les procaryotes, par Alain Francina de l'Université Lyon 1.
-
Exercice pour l'alignement global de deux séquences:
- Recherche de séquences (23 janvier - 3 février)
- Acétates : PDF ; dessin aléatoire en PostScript sur page 32 (hélas PDF ne permet pas de randomisation).
- Références
- Principles de recherche de similarités (anglais)
- BLAST et signification d'alignements : Mount pages 96-111, ch. 7 jusqu'à page 315; ou Durbin 2.5 et 2.7; ou Gusfield ch. 15.
- Liens
- Alignement multiple (3 - 20 février)
- Acétates : PDF
- Références
- Alignement multiple : Mount ch 4; ou Durbin 6-6.4; ou Gusfield 14-14.5 et 14.10.
- Modèles de Markov caché : l'article de Bréhélin et Gascuel; ou Durbin 5-5.4, 6.5.
- Laurent Bréhélin et Olivier Gascuel. Modèles de Markov cachés et apprentissage de séquences. Le temps, l'espace et l'évolutif en sciences du traitement de l'information, Éditions Cépaduès, H. Prade, R. Jeansoulin et C. Garbay éditeurs, p. 407-421, 2000. Vous pouvez télécharger une copie locale. Un excellent article (Bréhélin et Gascuel) en français sur les modèles de Markov cachés et leur leur utilisation pour l'alignement. Vous y trouvez tout ce qui est nécessaire, les articles de revue par Rabiner et Eddy ci-dessous sont optionnels.
- Lawrence R. Rabiner. A tutorial on Hidden Markov Models and selected applications in speech recognition.
Proceedings of the IEEE, volume 77, issue 2, pages 257-286, février 1989.
C'est un article classique sur les HMMs, introduits dans le contexte de reconnaissance de parole. Je vous recommend
de le lire au moins jusqu'à la
Solution to Problem 3
sur page 264. Vous pouvez télécharger l'article (sur une machine à l'UdeM) ou copier ~csuros/pub/rabiner.pdf sur les machines de DIRO. - Sean R. Eddy. Profile hidden Markov models. Bioinformatics, volume 14, issue 9. pages 755-763, 1998. C'est un article de revue que je vous recommend à lire. Vous pouvez télécharger l'article (sur une machine à l'UdeM) ou copier ~csuros/pub/eddy.pdf sur les machines de DIRO.
- Liens
- Séquençage de génomes (25 février-12 mars)
- Acétates : PDF (le fichier n'inclut pas les animations)
- Références
- E. D. Green. Strategies for the systematic sequencing of complex genomes. Nature Reviews Genetics, 2 : 573-583 (2001). >La version HTML n'est pas accessible sans abonnement mais vous pouvez copier ~csuros/pub/green.pdf sur les machines de DIRO.
- Huang, X., et A. Madan. CAP3: a DNA sequence assembly program.
Genome Research, 9 : 868-877 (1999).
C'est l'article qui montre comment calculer tous les chevauchements d'une façon très efficace.
Les sections les plus pertinentes :
Fast identification of pairs of reads with an overlap
etComputation and evaluation of overlaps
. >HTML - Myers, E. W. Toward simplifying and accurately formulating fragment assembly. Journal of Computational Biology, 2 : 275-290 (1995). Sections 3 et 4 décrivent les transformations du graphe de chevauchements. >Preprint (PDF) sur le site de Gene Myers.
- Calcul moléculaire (17 et 19 mars)
- Acétates : PDF
- Références
- Clelland C. T., V. Risca, et C. Bancroft. Hiding messages in DNA microdots. Nature, 399 : 533-534 (1999). >HTML
- Bancroft C., T. Bowler, B. Bowler, et C. T. Clelland. Long-term storage of information in DNA. Science, 293 : 1763-1765 (2001). >HTML
- Adleman, L. M.
Computing with DNA. Scientific American, 279(2) : 54-61, août 1998.
C'est l'article
vulgarisé
sur le calcul de chemins hamiltoniens. >PDF (13 Meg) - Y. Benenson, R. Adar, T. Paz-Elizur, Zvi Livneh, et E. Shapiro. DNA molecule provides a computing machine with both data and fuel. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, 100(5) : 2192-2196, mars 2003. C'est l'article sur l'automate fini. Vous allez trouver la même présentation sur les pages du labo de Ehud Shapiro. > HTML
- Phylogénies (24 mars-2 avril)
- Acétates : PDF
- Références
- Mount ch. 6; Gusfield section 17.6.1: parcimonie
- Analyse de l'expression de gènes (7 avril)
- Acétates : PDF
- Références
- Principes de puces d'ADN de l'ENS.
- M. B. Eisen, P. T. Spellman, P. O. Brown, et D. Botstein. Cluster analysis and display of genome-wide expression patterns. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, 95(25) : 14863-14868, 1998. C'est un des articles pionniers sur le groupemenet hiérarchique appliqué à l'analyse de l'expression de gènes. > HTML