Biopython - Phân tích bộ gen
Bộ gen là một bộ DNA hoàn chỉnh, bao gồm tất cả các gen của nó. Phân tích bộ gen đề cập đến việc nghiên cứu các gen riêng lẻ và vai trò của chúng trong việc thừa kế.
Sơ đồ bộ gen
Sơ đồ bộ gen biểu diễn thông tin di truyền dưới dạng biểu đồ. Biopython sử dụng mô-đun Bio.Graphics.GenomeDiagram để đại diện cho GenomeDiagram. Mô-đun GenomeDiagram yêu cầu phải cài đặt ReportLab.
Các bước tạo sơ đồ
Quá trình tạo sơ đồ thường tuân theo mẫu đơn giản dưới đây:
Tạo FeatureSet cho từng nhóm tính năng riêng biệt mà bạn muốn hiển thị và thêm các đối tượng Bio.SeqFeature vào chúng.
Tạo GraphSet cho mỗi biểu đồ bạn muốn hiển thị và thêm dữ liệu biểu đồ vào chúng.
Tạo một Bản nhạc cho mỗi bản nhạc bạn muốn trên sơ đồ và thêm GraphSets và FeatureSets vào các bản nhạc bạn yêu cầu.
Tạo một Sơ đồ và thêm các Tuyến đường vào đó.
Cho Sơ đồ vẽ hình.
Ghi hình ảnh vào một tệp.
Hãy để chúng tôi lấy một ví dụ về tệp GenBank đầu vào -
https://raw.githubusercontent.com/biopython/biopython/master/Doc/examples/ls_orchid.gbkvà đọc các bản ghi từ đối tượng SeqRecord rồi cuối cùng vẽ sơ đồ bộ gen. Nó được giải thích bên dưới,
Trước tiên, chúng tôi sẽ nhập tất cả các mô-đun như hình dưới đây -
>>> from reportlab.lib import colors
>>> from reportlab.lib.units import cm
>>> from Bio.Graphics import GenomeDiagramBây giờ, nhập mô-đun SeqIO để đọc dữ liệu -
>>> from Bio import SeqIO
record = SeqIO.read("example.gb", "genbank")Ở đây, bản ghi đọc trình tự từ tệp genbank.
Bây giờ, hãy tạo một sơ đồ trống để thêm theo dõi và tập hợp tính năng -
>>> diagram = GenomeDiagram.Diagram(
"Yersinia pestis biovar Microtus plasmid pPCP1")
>>> track = diagram.new_track(1, name="Annotated Features")
>>> feature = track.new_set()Bây giờ, chúng ta có thể áp dụng các thay đổi chủ đề màu sắc bằng cách sử dụng các màu thay thế từ xanh lục sang xám như được định nghĩa bên dưới
>>> 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)Bây giờ bạn có thể thấy phản hồi dưới đây trên màn hình của mình -
<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>Hãy để chúng tôi vẽ sơ đồ cho các bản ghi đầu vào ở trên -
>>> 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")Sau khi thực hiện lệnh trên, bạn có thể thấy hình ảnh sau được lưu trong thư mục Biopython của mình.
** Result **
genome.png
Bạn cũng có thể vẽ hình ảnh ở định dạng hình tròn bằng cách thực hiện các thay đổi dưới đây:
>>> 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")Tổng quan về nhiễm sắc thể
Phân tử DNA được đóng gói thành các cấu trúc giống như sợi chỉ được gọi là nhiễm sắc thể. Mỗi nhiễm sắc thể được tạo thành từ DNA cuộn chặt chẽ nhiều lần xung quanh các protein được gọi là histone hỗ trợ cấu trúc của nó.
Nhiễm sắc thể không thể nhìn thấy trong nhân tế bào - thậm chí không nhìn thấy dưới kính hiển vi - khi tế bào không phân chia. Tuy nhiên, DNA tạo nên nhiễm sắc thể sẽ trở nên chặt chẽ hơn trong quá trình phân chia tế bào và sau đó có thể nhìn thấy dưới kính hiển vi.
Ở người, mỗi tế bào bình thường chứa 23 cặp nhiễm sắc thể, tổng cộng là 46. Hai mươi hai trong số các cặp này, được gọi là NST thường, giống nhau ở cả nam và nữ. Cặp thứ 23, nhiễm sắc thể giới tính, khác nhau giữa nam và nữ. Nữ giới có hai bản sao của nhiễm sắc thể X, trong khi nam giới có một nhiễm sắc thể X và một nhiễm sắc thể Y.