Biopython - Analiza genomu
Genom to kompletny zestaw DNA, w tym wszystkie jego geny. Analiza genomu odnosi się do badania poszczególnych genów i ich roli w dziedziczeniu.
Diagram genomu
Diagram genomu przedstawia informacje genetyczne w postaci wykresów. Biopython używa modułu Bio.Graphics.GenomeDiagram do reprezentowania GenomeDiagram. Moduł GenomeDiagram wymaga zainstalowania ReportLab.
Kroki tworzenia diagramu
Proces tworzenia diagramu zasadniczo przebiega według poniższego prostego wzoru -
Utwórz FeatureSet dla każdego oddzielnego zestawu funkcji, które chcesz wyświetlić, i dodaj do nich obiekty Bio.SeqFeature.
Utwórz zestaw wykresów dla każdego wykresu, który chcesz wyświetlić, i dodaj do nich dane wykresu.
Utwórz ścieżkę dla każdej ścieżki, którą chcesz na diagramie i dodaj GraphSets i FeatureSets do żądanych ścieżek.
Utwórz diagram i dodaj do niego ścieżki.
Powiedz Diagramowi, aby narysował obraz.
Zapisz obraz do pliku.
Weźmy przykład wejściowego pliku GenBank -
https://raw.githubusercontent.com/biopython/biopython/master/Doc/examples/ls_orchid.gbki odczytaj rekordy z obiektu SeqRecord, a następnie narysuj diagram genomu. Jest to wyjaśnione poniżej,
Najpierw zaimportujemy wszystkie moduły, jak pokazano poniżej -
>>> from reportlab.lib import colors
>>> from reportlab.lib.units import cm
>>> from Bio.Graphics import GenomeDiagram
Teraz zaimportuj moduł SeqIO, aby odczytać dane -
>>> from Bio import SeqIO
record = SeqIO.read("example.gb", "genbank")
Tutaj rekord odczytuje sekwencję z pliku genbank.
Teraz utwórz pusty diagram, aby dodać ścieżkę i zestaw funkcji -
>>> diagram = GenomeDiagram.Diagram(
"Yersinia pestis biovar Microtus plasmid pPCP1")
>>> track = diagram.new_track(1, name="Annotated Features")
>>> feature = track.new_set()
Teraz możemy zastosować zmiany motywu kolorystycznego, używając alternatywnych kolorów od zielonego do szarego, jak zdefiniowano poniżej -
>>> for feature in record.features:
>>> if feature.type != "gene":
>>> continue
>>> if len(feature) % 2 == 0:
>>> color = colors.blue
>>> else:
>>> color = colors.red
>>>
>>> feature.add_feature(feature, color=color, label=True)
Teraz możesz zobaczyć poniższą odpowiedź na ekranie -
<Bio.Graphics.GenomeDiagram._Feature.Feature object at 0x105d3dc90>
<Bio.Graphics.GenomeDiagram._Feature.Feature object at 0x105d3dfd0>
<Bio.Graphics.GenomeDiagram._Feature.Feature object at 0x1007627d0>
<Bio.Graphics.GenomeDiagram._Feature.Feature object at 0x105d57290>
<Bio.Graphics.GenomeDiagram._Feature.Feature object at 0x105d57050>
<Bio.Graphics.GenomeDiagram._Feature.Feature object at 0x105d57390>
<Bio.Graphics.GenomeDiagram._Feature.Feature object at 0x105d57590>
<Bio.Graphics.GenomeDiagram._Feature.Feature object at 0x105d57410>
<Bio.Graphics.GenomeDiagram._Feature.Feature object at 0x105d57490>
<Bio.Graphics.GenomeDiagram._Feature.Feature object at 0x105d574d0>
Narysujmy diagram dla powyższych rekordów wejściowych -
>>> diagram.draw(
format = "linear", orientation = "landscape", pagesize = 'A4',
... fragments = 4, start = 0, end = len(record))
>>> diagram.write("orchid.pdf", "PDF")
>>> diagram.write("orchid.eps", "EPS")
>>> diagram.write("orchid.svg", "SVG")
>>> diagram.write("orchid.png", "PNG")
Po wykonaniu powyższego polecenia możesz zobaczyć następujący obraz zapisany w twoim katalogu Biopython.
** Result **
genome.png
Możesz także narysować obraz w formacie okrągłym, wprowadzając poniższe zmiany -
>>> diagram.draw(
format = "circular", circular = True, pagesize = (20*cm,20*cm),
... start = 0, end = len(record), circle_core = 0.7)
>>> diagram.write("circular.pdf", "PDF")
Przegląd chromosomów
Cząsteczka DNA jest upakowana w nitkowate struktury zwane chromosomami. Każdy chromosom składa się z DNA, wielokrotnie zwiniętego ciasno wokół białek zwanych histonami, które wspierają jego strukturę.
Chromosomy nie są widoczne w jądrze komórki - nawet pod mikroskopem - gdy komórka się nie dzieli. Jednak DNA, z którego składają się chromosomy, staje się ściślej upakowane podczas podziału komórki i jest następnie widoczne pod mikroskopem.
U ludzi każda komórka zwykle zawiera 23 pary chromosomów, w sumie 46. Dwadzieścia dwie z tych par, zwanych autosomami, wyglądają tak samo zarówno u mężczyzn, jak iu kobiet. Dwudziesta trzecia para, chromosomy płci, różni się między mężczyznami i kobietami. Kobiety mają dwie kopie chromosomu X, podczas gdy mężczyźni mają jeden chromosom X i jeden chromosom Y.