Biopython - Genom Analizi

Bir genom, tüm genleri de dahil olmak üzere eksiksiz bir DNA kümesidir. Genom analizi, bireysel genlerin ve bunların kalıtımdaki rollerinin incelenmesi anlamına gelir.

Genom Diyagramı

Genom diyagramı, genetik bilgiyi çizelge olarak temsil eder. Biopython, GenomeDiagram'ı temsil etmek için Bio.Graphics.GenomeDiagram modülünü kullanır. GenomeDiagram modülü, ReportLab'in kurulu olmasını gerektirir.

Diyagram oluşturma adımları

Bir diyagram oluşturma süreci genellikle aşağıdaki basit kalıbı izler -

Görüntülemek istediğiniz her ayrı özellik seti için bir Özellik Kümesi oluşturun ve bunlara Bio.SeqFeature nesneleri ekleyin.
Görüntülemek istediğiniz her grafik için bir Grafik Kümesi oluşturun ve bunlara grafik verileri ekleyin.
Diyagramda istediğiniz her parça için bir İz oluşturun ve ihtiyacınız olan izlere Grafik Setleri ve Özellik Setleri ekleyin.
Bir Diyagram oluşturun ve İzleri buna ekleyin.
Diyagrama resmi çizmesini söyleyin.
Görüntüyü bir dosyaya yazın.

Giriş GenBank dosyasına bir örnek verelim -

https://raw.githubusercontent.com/biopython/biopython/master/Doc/examples/ls_orchid.gbkve SeqRecord nesnesindeki kayıtları okuyun, ardından sonunda bir genom diyagramı çizin. Aşağıda açıklanmıştır,

Önce tüm modülleri aşağıda gösterildiği gibi ithal edeceğiz -

>>> from reportlab.lib import colors 
>>> from reportlab.lib.units import cm 
>>> from Bio.Graphics import GenomeDiagram

Şimdi, verileri okumak için SeqIO modülünü içe aktarın -

>>> from Bio import SeqIO 
record = SeqIO.read("example.gb", "genbank")

Burada kayıt, diziyi genbank dosyasından okur.

Şimdi, parça ve özellik kümesi eklemek için boş bir diyagram oluşturun -

>>> diagram = GenomeDiagram.Diagram(
   "Yersinia pestis biovar Microtus plasmid pPCP1") 
>>> track = diagram.new_track(1, name="Annotated Features") 
>>> feature = track.new_set()

Şimdi, aşağıda tanımlandığı gibi yeşilden griye alternatif renkler kullanarak renk teması değişiklikleri uygulayabiliriz -

>>> 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)

Artık ekranınızda aşağıdaki yanıtı görebilirsiniz -

<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>

Yukarıdaki girdi kayıtları için bir şema çizelim -

>>> 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")

Yukarıdaki komutu uyguladıktan sonra, aşağıdaki görüntünün Biopython dizininize kaydedildiğini görebilirsiniz.

** Result **
genome.png

Aşağıdaki değişiklikleri yaparak resmi dairesel biçimde de çizebilirsiniz -

>>> 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")

Kromozomlara Genel Bakış

DNA molekülü, kromozom adı verilen iplik benzeri yapılar halinde paketlenir. Her kromozom, yapısını destekleyen histon adı verilen proteinlerin etrafına birçok kez sıkıca sarılmış DNA'dan oluşur.

Hücre bölünmediğinde, hücre çekirdeğinde kromozomlar - mikroskop altında bile - görünmezler. Bununla birlikte, kromozomları oluşturan DNA, hücre bölünmesi sırasında daha sıkı bir şekilde paketlenir ve daha sonra mikroskop altında görünür hale gelir.

İnsanlarda, her hücre normalde toplam 46 olmak üzere 23 çift kromozom içerir. Otozom adı verilen bu çiftlerden yirmi ikisi, hem erkek hem de dişilerde aynı görünür. 23. çift, cinsiyet kromozomları, erkekler ve kadınlar arasında farklılık gösterir. Dişilerde X kromozomunun iki kopyası varken erkeklerde bir X ve bir Y kromozomu vardır.