آموزش آنالیز ژنوم در برنامه نویسی بایوپایتون

آموزش آنالیز ژنوم در برنامه نویسی بایوپایتون

در این درس از آموزش های برنامه نویسی سایت سورس باران، ما در مورد آموزش آنالیز ژنوم در برنامه نویسی بایوپایتون بحث خواهیم کرد.

پیشنهاد ویژه : پکیج آموزش طراحی وب سایت با پایتون

یک ژنوم مجموعه کاملی از DNA می باشد که شامل همه ژن های آن است. تجزیه و تحلیل ژنوم به مطالعه ژن های فردی و نقش آنها در وراثت اشاره دارد.

نمودار ژنوم

نمودار ژنوم اطلاعات ژنتیکی را به عنوان نمودار نشان می دهد. بایوپایتون از ماژول Bio.Graphics.GenomeDiagram برای نشان دادن GenomeDiagram استفاده می کند. ماژول GenomeDiagram نیاز به نصب ReportLab دارد.

مراحل ایجاد نمودار

روند ایجاد نمودار به طور کلی از الگوی ساده زیر پیروی می کند:

• برای هر مجموعه جداگانه از ویژگی هایی که می خواهید نمایش دهی ، یک FeatureSet ایجاد کنید و اشیا objects Bio.SeqFeature را به آنها اضافه کنید.
• برای هر گرافی که می خواهید نمایش دهید یک GraphSet ایجاد کنید و داده های نمودار را به آنها اضافه کنید.
• برای هر مسیری که می خواهید روی نمودار نمودار ایجاد کنید و GraphSets و FeatureSets را به مسیر های مورد نیاز خود اضافه کنید.
• یک نمودار ایجاد کنید و مسیر ها را به آن اضافه کنید.
• به نمودار دستور ترسیم تصویر را بدهید
• تصویر را در یک فایل بنویسید.

اجازه دهید مثالی از فایل GenBank ورودی بیاوریم –

https://raw.githubusercontent.com/biopython/biopython/master/Doc/examples/ls_orchid.gbk  و سوابق را از شی SeqRecord بخوانید و سپس در نهایت یک نمودار ژنوم ترسیم کنید. در زیر توضیح داده شده است:

ما ابتدا همه ماژول ها را مانند شکل زیر وارد می کنیم –

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

اکنون، برای خواندن داده ها، ماژول SeqIO را وارد کنید:

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

در اینجا، رکورد  توالی فایل genbank را می خواند.

اکنون، یک نمودار خالی برای اضافه کردن مجموعه مسیرها و ویژگی ها ایجاد کنید:

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

اکنون، می توانیم تغییرات تم رنگ را با استفاده از رنگ های جایگزین از سبز به خاکستری به شرح زیر اعمال کنیم –

>>> 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)

اکنون می توانید پاسخ زیر را بر روی صفحه خود مشاهده کنید:

<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>

اجازه دهید ما یک نمودار برای رکورد ورودی بالا ترسیم کنیم –

>>> 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")

پس از اجرای دستور بالا، می توانید تصویر زیر را در دایرکتوری بایوپایتون خود ذخیره کنید.

** Result **
genome.png

با انجام تغییرات زیر می توانید تصویر را به صورت دایره ای ترسیم کنید:

>>> 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")

بررسی اجمالی کروموزوم ها

مولکول DNA در ساختارهای رشته ای مانند کروموزوم ها بسته بندی می شود. هر کروموزوم از DNA ساخته شده است که بارها و بارها در اطراف پروتئین هایی به نام هیستون هایی که ساختار آن را پشتیبانی می کنند، پیچیده است.

کروموزوم ها در هسته سلول قابل مشاهده نیستند – حتی در زیر میکروسکوپ – هنگامی که سلول تقسیم نمی شود. با این حال، DNA سازنده کروموزوم ها در طول تقسیم سلول محکم بسته می شود و سپس در زیر میکروسکوپ قابل مشاهده است.

در انسان، هر سلول به طور معمول حاوی ۲۳ جفت کروموزوم است که در مجموع ۴۶ عدد است. ۲۲ جفت از این جفت ها که اتوزوم نامیده می شوند، در مردان و زنان یکسان به نظر می رسند. جفت ۲۳ ام، کروموزوم های جنسی، بین زن و مرد متفاوت است. ماده ها دو نسخه از کروموزوم X دارند، در حالی که مردان دارای یک کروموزوم X و یک کروموزوم Y هستند

منبع.

لیست جلسات قبل آموزش برنامه نویسی بایوپایتون

1. آموزش برنامه نویسی بایوپایتون (Biopython)
2. معرفی برنامه نویسی بایوپایتون
3. آموزش نصب بایوپایتون
4. ایجاد یک برنامه ساده در برنامه نویسی بایوپایتون
5. آموزش دنباله در برنامه نویسی بایوپایتون
6. عملیات توالی پیشرفته در برنامه نویسی بایوپایتون
7. آموزش توالی ورودی/خروجی در برنامه نویسی بایوپایتون
8.  آموزش هم‌ترازسازی توالی در برنامه نویسی بایوپایتون
9. بررسی اجمالی BLAST در برنامه نویسی بایوپایتون
10. بررسی پایگاه داده Entrez در برنامه نویسی بایوپایتون
11. آموزش ماژول PDB در برنامه نویسی بایوپایتون
12. آموزش اشیا موتیف در برنامه نویسی بایوپایتون
13. آموزش ماژول BioSQL در برنامه نویسی بایوپایتون
14. آموزش ژنتیک جمعیت در برنامه نویسی بایوپایتون