Mercredi 20 octobre 2021 F. Lombard M-C Blatter - Expasy
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Mercredi 20 octobre 2021
F. Lombard
M-C Blatter
Ateliers pour les classes (Scienscope (UNIGE) et l’Eprouvette (UNIL))
• Médecine des risques (Bioscope)
• Corona online (Infoscope, Eprouvette)
• Drug Design (Chimiscope, Eprouvette)
• Pizza métagénomique (RamèneTaScience)
Sites web
• ChromosomeWalk.ch & PrecisionMed.ch
• Atelier-drug-design.ch
• Ateliers de bioinformatique: http://education.expasy.org/bioinformatique/
• LightOfEvolution.org (en construction, Evolution Day 24 novembre 2021)
https://www.mygoblet.org/about/
‘Bringing bioinfoinformatics into the classroom’ :
• https://f1000research.com/documents/10-836: Using bioinformatics to hunt SARS-CoV-2, its variants & its origins – a practical guide
• https://f1000research.com/documents/8-272: Using Bioinformatics to Understand Genetic Diseases
• https://f1000research.com/documents/9-1412: Introducing computer-aided drug design – a practical guide
• https://journal.embnet.org/index.php/embnetjournal/article/view/864: The Metagenomic Pizza: a simple recipe to introduce bioinformatics to the layman
Activités avec le grand public
• Nuit de la science, Mystères de l’UNIL, Elargis tes horizons, Journée du diabète (JPOD), Planète Santé, TecDay, …
Enseignement
• Bachelor, Master, postgrade (SIB, UNIGE, UNIFr, Montpellier)
• Formation continue pour les enseignants
Etude de la biodiversité des rivières
Etude des différentes couches de sédiments
Etude de nos ancêtres
Contrôle des fromages AOP
Contrôle de la qualité du compost
Etude d’un nouveau virus, i.e. SARS-CoV2 / suivi d’une pandémie
Point commun ?
Séquençage de l’ADN & analyses bioinformatiques
La bioinformatique….
…. une discipline qui s'appuie sur des outils informatiques pour stocker, analyser,
visualiser et interpréter les quantités massives de données générées par la
recherche biomédicale (exemple: séquences ADN).
Domaine de recherche et d'expertise en pleine expansion:
- Données: libres d’accès sur www - opportunités
- Transdisciplinaire ‘STEM/MINT’: biologie, informatique, mathématiques,
physique, médecine, chimie….
- ‘Big data’ et nouveaux métiers
SIB Swiss Institute of Bioinformatics
https://www.sib.swiss/about-sib/news
https://www.sib.swiss/about-sib/news/10036-news-2020/10772-understanding-pollinators-genomic-
characterisation-of-bumblebee-biodiversity
https://www.sib.swiss/about-sib/news/10866-scaling-up-biodiversity-genomics-across-europe
generate reference-quality genomes for an estimated 200’000 species across the European continent.
https://www.sib.swiss/about-sib/news/10036-news-2020/10816-the-dna-
regions-in-our-brain-that-contribute-to-make-us-human
https://www.sib.swiss/about-sib/news/10847-when-genetics-makes-ancient-civilisations-speak
https://www.rts.ch/info/sciences-tech/12564152-
lanalyse-danciens-etrons-montre-quon-mangeait-
deja-du-fromage-bleu-il-y-a-2700-ans.html
“We subjected human paleofeces dating from the
Bronze Age to the Baroque period (18th century AD) to
in-depth microscopic, metagenomic, and proteomic
analyses.”
Bioinformatique (utilisateur): les données (exemples)
ADN/ARN Protéine Structure 3D Molécules
Bioinformatique (utilisateur): les données (exemples)
ADN/ARN Protéine Structure 3D Molécules
MALWMRLLPLLALLALWGPDPAAA
FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGF
FYTPKTRREAEDLQVGQVELGGGP
GAGSLQPLALEGSLQKRGIVEQCC
TSICSLYQLENYCN
Coordonnées des atomes
Bioinformatique (utilisateur): les données (exemples)
ADN/ARN Protéine Structure 3D Molécules
MALWMRLLPLLALLALWGPDPAAA
FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGF
FYTPKTRREAEDLQVGQVELGGGP
GAGSLQPLALEGSLQKRGIVEQCC
TSICSLYQLENYCN
Fonction biologique
Identification des espèces Identification des espèces Fonction biologique
Mutation & maladie génétique Mutation & maladie génétique Interaction avec les molécules
Mutation & évolution Mutation & évolution Conception de médicament
Expression des gènes Interaction protéine protéine Mutation & maladie génétique
Quest for orthologs (évolution)Bioinformatique (utilisateur): les données (exemples)
Génome/Transcriptome/Métagénome Protéome Métabolome
ADN/ARN Protéine Structure 3D Molécules
MALWMRLLPLLALLALWGPDPAAA
FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGF
FYTPKTRREAEDLQVGQVELGGGP
GAGSLQPLALEGSLQKRGIVEQCC
TSICSLYQLENYCN
Fonction biologique
Identification des espèces Identification des espèces Fonction biologique
Mutation & maladie génétique Mutation & maladie génétique Interaction avec les molécules
Mutation & évolution Mutation & évolution Conception de médicament
Expression des gènes Interaction protéine protéine Mutation & maladie génétique
Quest for orthologs (évolution)
GenBank, RefSeq UniProtKB PDB ChEBI
But: comparerBioinformatique (utilisateur): les banques de données & outils
Banques de données Outils bioinformatiques
GenBank, RefSeq (séquences nucléotidiques) BLAST (recherche de séquences similaires)
UniProtKB (séquences de protéine) Alignement (comparaison de séquences)
PDB (structure 3D) Traduction (ADN -> protéine)
ChEBI (molécules) Genome browser (UCSC, GDV, …)
UniProtKB: www.uniprot.org (Swiss-Prot (reviewed)) BLAST @ UniProt: https://www.uniprot.org/blast/
PDB: https://www.rcsb.org/3d-view/6vxx BLAST @ NCBI: https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi
Alphafold (Google 3D prediction): https://alphafold.ebi.ac.uk/
ChEBI: https://www.ebi.ac.uk/chebi/ Align @ UniProt (protein): https://www.uniprot.org/align/
Align (Clustalo) (protein & DNA): https://www.ebi.ac.uk/Tools/msa/clustalo/
Traduction: https://web.expasy.org/translate/
Traduction (plusieurs séquences): https://www.bioinformatics.org/sms2/translate.html
Genome browser (UCSC): http://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgBlat?command=start
Genome browser (NCBI): https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/gdv/Défi principal Avoir accès à un set de données (ADN, protéines) qui fait sens (orthologues, séquences des génomes, etc..) & dans le contexte de vos cours. N’hésitez pas à nous contacter ! Utilisez les exemples proposés dans nos différents scénarios ! Trouver des genes/protéines ‘orthologues’ (UniProtKB): https://www.uniprot.org/uniprot/?query=gene:cftr&fil=reviewed%3Ayes&sort=score
http://education.expasy.org/bioinformatique/
https://edutechwiki.unige.ch/fr/Bioinformatique_:_opportunit%C3%A9s_pour_l%E2%80%99enseignement
http://education.expasy.org/bioinformatique/
Ateliers de bioinformatique (depuis 2000)http://education.expasy.org/bioinformatique/
Analyse de l’ADN de l’environnement,
identification des espèces
(métagénomique) et phylogénieBioinformatique
Banques de données Outils bioinformatiques
GenBank, RefSeq (séquences nucléotidiques) BLAST (recherche de séquences similaires)
UniProtKB (séquences de protéine) Alignement (comparaison de séquences)
PDB (structure 3D) Traduction (ADN -> protéine)
Genome browser (UCSC, GDV)
Pizza métagénomiquehttp://education.expasy.org/bioinformatique/PizzaMetagenomic.html
• Analyse d’une pizza
• Analyse de l’air
• Analyse d’un gâteau d’anniversaire
Unicité & Universalité de l’ADNhttps://journal.embnet.org/index.php/embnetjournal/article/view/864: The Metagenomic Pizza: a simple recipe to introduce bioinformatics to the layman https://f1000research.com/documents/9-628
http://education.expasy.org/bioinformatique/
Introduction à la phylogénie
Alignement multiple
Construction d’arbresBioinformatique
Banques de données Outils bioinformatiques
GenBank, RefSeq (séquences nucléotidiques) BLAST (recherche de séquences similaires)
UniProtKB (séquences de protéine) Alignement (comparaison de séquences)
PDB (structure 3D) Traduction (ADN -> protéine)
Genome browser (UCSC, GDV)
Alignement de séquences de protéine & évolutionAtelier 3; Scénario SIB-3 http://education.expasy.org/bioinformatique/Atelier3.html
http://education.expasy.org/cgi-bin/philophylo/philophylo.cgi Atelier 3; Scénario SIB-3
Ceci n’est pas un arbre phylogénétique…juste une
illustration de la démarche scientifique qui est ‘derrière’ la
construction d’un arbre phylogénétiquehttp://education.expasy.org/cgi-bin/philophylo/philophylo.cgi Atelier 3; Scénario SIB-3
Ceci n’est pas un arbre phylogénétique…juste une
illustration de la démarche scientifique qui est ‘derrière’ la
construction d’un arbre phylogénétiqueTrouver des gènes/protéines ‘orthologues’ (UniProtKB): https://www.uniprot.org/uniprot/?query=gene:cftr&fil=reviewed%3Ayes&sort=score
https://edutechwiki.unige.ch/fr/Trouver_la_date_de_divergence_%C3%A9volutive
http://www.timetree.org/Atelier 4; Scénario SIB-4
Autre application de l’alignement multiple
Atelier 4: médecine de précision et profil génétique
Mutations, évolution des cellules cancéreuses…
Comparaison de différentes protéines impliquées dans le cancer (BRAF, EGFR, …)
http://education.expasy.org/bioinformatique/pdfs/A_vous_de_jouer.pdf (BRAFV600E et le
mélanome)
http://www.swiss-po.ch/
l’acide aminé V600 est-il conservé chez le bœuf et la grenouille?
Qu’est-ce que cela peut signifier?Autre application de l’alignement multiple Atelier 5; scénario SIB-5 Etudier l’origine de SARS-CoV-2 Alignement multiple de la protéine Spike de différents coronavirus
http://education.expasy.org/bioinformatique/
Mieux comprendre une maladie
génétique avec l’aide de la
bioinformatique !
http://education.expasy.org/bioinformatique/Diabetes.html (EN)Bioinformatique
Banques de données Outils bioinformatiques
GenBank, RefSeq (séquences nucléotidiques) BLAST (recherche de séquences similaires)
UniProtKB (séquences de protéine) Alignement (comparaison de séquences)
PDB (structure 3D) Traduction (ADN -> protéine)
Genome browser (UCSC, GDV)Localiser le gène de l’insuline sur le génome (Genome browser): Complément au scénario 1
http://education.expasy.org/bioinformatique/journee_diabete_3.htmlTrouver les mutations (comparer, align@UniProt)
Mutation: R55C
Alignement multiple de l’insuline chez différentes espèces: conservation des sites importants (R55)
https://f1000research.com/documents/8-272: Using Bioinformatics to Understand Genetic Diseases
Bringing Bioinformatics into the classroom:
http://education.expasy.org/bioinformatique/
Comment étudier un virus et une
pandémie aujourd’huiBioinformatique
Banques de données Outils bioinformatiques
GenBank, RefSeq (séquences nucléotidiques) BLAST (recherche de séquences similaires)
UniProtKB (séquences de protéine) Alignement (comparaison de séquences)
PDB (structure 3D) Traduction (ADN -> protéine)
Genome browser (UCSC, GDV)Overview
UniProtKB
GenBank / RefSeq
Translate
N501Y
PDB / 3D viewer
?
Align / ClustalO ViralZonehttp://education.expasy.org/bioinformatique/Coronavirus_proteines_vs2.html
https://f1000research.com/documents/10-83629’903 nucléotides https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/NC_045512.2?report=fasta
+ check the specificity: SARS-CoV, measle, flu, etc.
Mutations, évolution…. https://www.ebi.ac.uk/Tools/msa/clustalo/
Reference genome(NC_045512.2) aat ggt gtt
Protein Spike reference N G V
Genome virus Alpha tat ggt gtt
Protein Spike ‘Alpha’ Y G V
… 501 502 503 …
Mutation N501Y (Nelly)Eeek Nelly Doug https://viralzone.expasy.org/9556
(lien entre séquence en acide aminé, structure 3D et function biologique)
https://viralzone.expasy.org/9556Bioinformatique
Banques de données Outils bioinformatiques
GenBank, RefSeq (séquences nucléotidiques) BLAST (recherche de séquences similaires)
UniProtKB (séquences de protéine) Alignement (comparaison de séquences)
PDB (structure 3D) Traduction (ADN -> protéine)
Genome browser (UCSC)Retrouve-t-on des séquences de HIV dans le génome de SARS-CoV-2 ?
http://education.expasy.org/bioinformatique/pdfs/Bioinfo_corona_vs13.pdf#page=94Quoi de neuf ?
FR, EN (soon) https://lightofevolution.org/ Prochaine histoire: l’ADN ancient
https://LightOfEvolution.org
https://lightofevolution.org/
https://lightofevolution.org/chasse-aux-variants-a-vous-de-jouer/
Nextstrain.orghttps://lightofevolution.org/ Quest for orthologs
https://ohmygenes.org/fr/
https://ohmygenes.org/
https://ohmygenes.org/fr
…plus que la banane !
Officially ON: 24 November 2021 (Evolution day 2021)A la découverte du nouveau coronavirus
Overview
UniProtKB
GenBank / RefSeq
Translate
N501Y
PDB / 3D viewer
?
Align / ClustalO ViralZoneBioinformatique
Banques de données Outils bioinformatiques
GenBank, RefSeq (séquences nucléotidiques) BLAST (recherche de séquences similaires)
UniProtKB (séquences de protéine) Alignement (comparaison de séquences)
PDB (structure 3D) Traduction (ADN -> protéine)
Genome browser (UCSC)Bringing Bioinformatics into the classroom:
http://education.expasy.org/bioinformatique/
Comment étudier un virus et une
pandémie aujourd’huiVous pouvez aussi lire
