Pràctica de Bioinformàtica: Anàlisi del Gen APP i la seva Proteïna

Context

Aquesta sessió pràctica se centra en l'anàlisi bioinformàtica integral del gen humà de la proteïna precursora amiloide ( APP, Amyloid Beta A4 Precursor Protein). Aquest gen és fonamental en neurobiologia, ja que el seu processament proteolític anòmal dóna lloc als pèptids beta-amiloides que s'agreguen formant plaques senils en pacients amb la malaltia d'Alzheimer.

Per respondre a les qüestions següents cal consultar les principals plataformes i servidors bioinformàtics:

Bases de dades de gens i seqüències: NCBI (Gene, Nucleotide/RefSeq), Ensembl i GeneCards.

Plataformes d'anàlisi de seqüències i proteïnes: ExPASy (Translate, ProtParam) i SMS2 (Sequence Manipulation Suite).

Predicció d'estructura secundària: servidor NPS@ (mètode HNN).

Disseny i anàlisi d'encebadors: Primer3, OligoCalc o el navegador UCSC Genome Browser (eina In-Silico PCR).

Pregunta 1: Codi OMIM a GeneCards

A partir de la fitxa del gen APP a la base de dades GeneCards, localitza i indica el número d'accés corresponent a la base de dades OMIM ( Online Mendelian Inheritance in Man).

Context

Aquesta sessió pràctica se centra en l'anàlisi bioinformàtica integral del gen humà de la proteïna precursora amiloide ( APP, Amyloid Beta A4 Precursor Protein). Aquest gen és fonamental en neurobiologia, ja que el seu processament proteolític anòmal dóna lloc als pèptids beta-amiloides que s'agreguen formant plaques senils en pacients amb la malaltia d'Alzheimer.

Per respondre a les qüestions següents cal consultar les principals plataformes i servidors bioinformàtics:

Bases de dades de gens i seqüències: NCBI (Gene, Nucleotide/RefSeq), Ensembl i GeneCards.

Plataformes d'anàlisi de seqüències i proteïnes: ExPASy (Translate, ProtParam) i SMS2 (Sequence Manipulation Suite).

Predicció d'estructura secundària: servidor NPS@ (mètode HNN).

Disseny i anàlisi d'encebadors: Primer3, OligoCalc o el navegador UCSC Genome Browser (eina In-Silico PCR).

Pregunta 2: Identificador Ensembl del gen

Consulta el portal Ensembl i proporciona el codi d'identificació únic ( Gene ID) assignat al gen APP humà.

Pregunta 3: Nombre d'èxons i introns

Indica el nombre total d'èxons i d'introns que presenta el gen APP segons la seva estructura genòmica de referència. Introdueix la resposta en format n, n (és a dir, primer el nombre d'èxons i després el d'introns separats per una coma).

Pregunta 4: Transcrits codificants a Ensembl

Segons la taula de transcrits d' Ensembl per al gen APP humà, quants transcrits s'han anotat com a codificants de proteïna ( protein coding)?

Pregunta 5: Identificador numèric del gen a NCBI

Indica l'identificador numèric únic ( Gene ID) corresponent al gen APP humà a la base de dades NCBI Gene.

Pregunta 6: Codi d'accés RefSeq de l'ARNm

Especifica el codi d'accés de referència ( RefSeq, amb versió) assignat per l'NCBI a la seqüència canònica d'ARNm del gen APP.

Pregunta 7: Longitud de l'ARNm a NCBI

Indica quina és la mida total del transcrit d'ARNm de referència segons la seva fitxa a l' NCBI (expressa el valor en format n bp).

Pregunta 8: Primeres 10 bases de l'ARNm

Escriu, en sentit 5' → 3', les primeres 10 bases nucleotídiques de la seqüència d'ARNm del transcrit de referència d' APP (NCBI).

Pregunta 9: Mida de la proteïna a Ensembl

Indica la mida de la proteïna canònica codificada pel gen APP segons el portal Ensembl (especifica el nombre d'aminoàcids o residus).

Pregunta 10: Primers 10 residus de la proteïna

Indica quins són els primers 10 residus d'aminoàcids de la proteïna canònica APP segons la informació d' Ensembl (utilitzant el codi d'una lletra).

Pregunta 11: Marc de lectura obert a ExPASy

Utilitzant l'eina Translate d' ExPASy amb la seqüència d'ARNm, quin marc de lectura ( frame) genera el marc obert de lectura (ORF) més llarg? Respon utilitzant el format requerit: A'B'FRAMEC (per exemple, 5'3'Frame1).

Pregunta 12: Primers tres residus en codi de tres lletres

Indica els 3 primers residus d'aminoàcids de la proteïna APP emprant el codi estàndard de tres lletres, d'acord amb els resultats de traducció obtinguts a la plataforma SMS ( Sequence Manipulation Suite).

Pregunta 13: Recompte de residus àcids a NPS@

Segons l'anàlisi de composició d'aminoàcids al servidor NPS@ (o mitjançant eines de caracterització de seqüències), quin és el nombre total de residus amb cadena lateral àcida (Aspartat + Glutamat) presents a la proteïna APP canònica?

Pregunta 14: Percentatge d'hèlix alfa amb HNN

Calcula el percentatge de conformació en hèlix alfa estimat per a la proteïna APP humana mitjançant el mètode de xarxes neuronals jeràrquiques ( HNN, Hierarchical Neural Network) disponible a NPS@.

%

Pregunta 15: Nombre i percentatge d'adenines a l'ARNm

A partir de la seqüència d'ARNm del gen APP (3583 bp), empra l'eina DNA Stats de SMS per determinar el nombre absolut de residus d'adenina (A) i el seu percentatge respecte al total. Expressa el resultat en format n, m% (o n, m).

Pregunta 16: Pes molecular a ExPASy

Indica la massa molecular teòrica estimada (en kDa) per a la proteïna humana APP segons l'eina ProtParam d'ExPASy.

kDa

Pregunta 17: Punt isoelèctric teòric

Indica el valor del punt isoelèctric teòric ( pI) de la proteïna APP humana calculat mitjançant l'eina Compute pI/Mw o ProtParam d'ExPASy.

Pregunta 18: Estructura secundària dels residus 71 a 73

Mitjançant la predicció d'estructura secundària al servidor NPS@ (mètode HNN), determina quina és l'estructura secundària més probable per al fragment comprès entre els residus 71 i 73 de la proteïna APP humana. Introdueix la predicció en codi d'una lletra per residu (on h representa hèlix alfa, e làmina beta estesa i c conformació a l'atzar/ coil; per exemple: hhh o ccc).

Pregunta 19: Aminoàcid més abundant

Segons la taula de composició d'aminoàcids generada per l'eina ProtParam (ExPASy), quin és l'aminoàcid més abundant a la cadena polipeptídica de la proteïna APP humana?

Pregunta 20: Mida de l'amplicó de PCR

Es vol amplificar un fragment del gen humà APP mitjançant PCR utilitzant la parella d'encebadors següent:

Encebador directe ( left primer): 5'-TTTGTCCCTCCCCATCTGAC-3'

Encebador invers ( right primer): 5'-TCACCGCTGAAAACACAAGG-3'

Quina és la mida esperada del producte d'amplificació (amplicó) resultant?