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HISTÓRIA DO CONCEITO BDB’S
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ARQUITETURA COMPUTACIONAL        DE UM BDB
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Matematicamente é…F = {α1, α2, ..., αn}F* = todas as sequências possíveis com o alfabeto F.T E F*.T = “TATA”c = |T|Logo:T[...
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INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – CONCEITOS MATEMÁTICOS  Árvore de Sufixo…R = “AGAGAT”
PRÁTICA
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INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – PRÁTICA UNIPROT • Banco de dados de proteínas e informações funcionais. • O UNIPR...
INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – PRÁTICA PROTEIN DATA BANK • É um repositório de estruturas tri-dimensionais de pr...
INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – PRÁTICA ENTREZ • O NCBI alberga dados provenientes da sequenciação de genomas no ...
INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – REFERÊNCIAS 1. Xiong, J. (2006). Essential Bioinformatics. Cambridge University  ...
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  1. 1. INTRODUÇÃO A BANCOS DE DADOS BIOLÓGICOSFELIPE GUIMARÃES TORRESCOORDENADO PELO PROF. MÁRCIO SOUSSANÚCLEO DE SERVIÇOS TECNOLÓGICOS - NST
  2. 2. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – CONTATOFELIPE GUIMARÃES TORRES fgtorres18@gmail.com http://www.facebook.com/felipe.g.torres.5 http://www.twitter.com/felipegtorres http://www.slideshare.net/fgtorres
  3. 3. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – AGENDA 9.  Conceitos mate- 1.  Biologia Básica máticos. 2.  Seres vivos 10. Prática. 3.  Células 11. TecJorge. 4.  DNA 12. Referências. 5.  História do con- ceito de BDB. 6.  Evolução de Re- curso. 7.  Bancos de Dados Biológicos 8.  Arquitetura com- putacional de um BDB.
  4. 4. BIOLOGIA BÁSICA
  5. 5. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – BIOLOGIA BÁSICA
  6. 6. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – BIOLOGIA BÁSICA Seres vivos… Seres formados por células… Exceção dos vírus…
  7. 7. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – BIOLOGIA BÁSICA Células
  8. 8. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – BIOLOGIA BÁSICANOME DO CURSO – NOME DO BLOCO Procarióticas…
  9. 9. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – BIOLOGIA BÁSICA Eucarióticas…
  10. 10. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – BIOLOGIA BÁSICA
  11. 11. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – BIOLOGIA BÁSICA Ácido desoxirribonucléico. Armazena informações genéticas em genes. São formados por monômeros conhecidos como nucleotídeos.
  12. 12. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – BIOLOGIA BÁSICA
  13. 13. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – BIOLOGIA BÁSICA Estrutura nucleotídica …
  14. 14. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – BIOLOGIA BÁSICA Relações entre nucleotídeos…
  15. 15. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – BIOLOGIA BÁSICA Estrutura do DNA
  16. 16. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – BIOLOGIA BÁSICA Ligações entre nucleotídeos Fosfodiéster…
  17. 17. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – BIOLOGIA BÁSICA Ligações entre nucleotídeos Pontes de Hidrogênio…
  18. 18. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – BIOLOGIA BÁSICADogma central…
  19. 19. HISTÓRIA DO CONCEITO BDB’S
  20. 20. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – HISTÓRIA DO CONCEITO DE BSB’S 1982 1970 1965
  21. 21. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – HISTÓRIA DO CONCEITO DE BSB’S Década de 60…
  22. 22. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – HISTÓRIA DO CONCEITO DE BSB’S Tempo 13 anos (1990 - 2003) Custo U$3.8 bilhões
  23. 23. INTRODUÇÃO BANCO DE D. B. ESTRUT. COMP. DADOS BIO. BANCO DE DADOS ATUAIS FERRAMENTAS
  24. 24. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – HISTÓRIA DO CONCEITO DE BSB’S
  25. 25. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – HISTÓRIA DO CONCEITO DE BSB’S ILLUMINA HISEQ2000 SANGER TOTAL DE BASES: 35 ~ 200 Gb TEMPO DA CORRIDA: 1.5 a 8 diasTOTAL DE BASES: 30~ 350 kb CUSTO: MENOS DE U$1/MbTEMPO DA CORRIDA: 15 HORASCUSTO: U$1000/Mb
  26. 26. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – HISTÓRIA DO CONCEITO DE BSB’S GRÁFICO DE SEQUÊNCIAS NUCLEOTÍDICAS INSERIDAS NO GENBANK ENTRE 1995 A 2011.
  27. 27. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – HISTÓRIA DO CONCEITO DE BSB’S GRÁFICO DE SEQUÊNCIAS NUCLEOTÍDICAS INSERIDAS NO GOLD ENTRE 1997 A 2011.
  28. 28. BANCOS DE DADOS BIOLÓGICOS
  29. 29. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS –BANCOS DE DADOS BIOLÓGICOSBanco de dadosbiológicos são locaiscomputacionais para oarmazenamento dedados biológicos.
  30. 30. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS –BANCOS DE DADOS BIOLÓGICOS Dados BiológicosSequências de DNA…Sequências de Proteínas…Anotações…
  31. 31. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS –BANCOS DE DADOS BIOLÓGICOS Tipos de BDBPrimários…Secundários…Especializados…
  32. 32. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS –BANCOS DE DADOS BIOLÓGICOSPrimários… Armazenam informações biológicas originais. Armazenam normalmente em arquivos de texto. Ex.: Fasta.
  33. 33. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS –BANCOS DE DADOS BIOLÓGICOS Secundários… Armazenam resultados de análises feitas a partir de dados primários. Utilizam SGBD`s e estruturas computacionais mais complexas.
  34. 34. ARQUITETURA COMPUTACIONAL DE UM BDB
  35. 35. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – ARQUITETURA COMPUTACIONAL DE UM BDB Modelos de BD Arquivo de texto…. Relacional… Orientado a objeto….
  36. 36. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – ARQUITETURA COMPUTACIONAL DE UM BDB Relacional Planilhas que se relacionam… Utilizando o conceito de keys… Largamente utilizado e estável…
  37. 37. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – ARQUITETURA COMPUTACIONAL DE UM BDB Relacional Exemplo de modelo relacional…
  38. 38. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – ARQUITETURA COMPUTACIONAL DE UM BDB OO Conceito abstrato de objeto… Conceito melhorado de keys… Maior facilidade na abstração…
  39. 39. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – ARQUITETURA COMPUTACIONAL DE UM BDB Orientado a objeto Exemplo de modelo OO …
  40. 40. CONCEITOS MATEMÁTICOS PARA ACESSO A DADOS BIOLÓGICOS
  41. 41. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS –BANCOS DE DADOS BIOLÓGICOSMétodos de acesso… Estruturas de dados que podem ser armazenadas em memória. Utilizam SGBD`s e estruturas computacionais mais complexas.
  42. 42. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – CONCEITOS MATEMÁTICOS Hash Mapping Conhecida como estrutura key-value… Armazena chave, valor e um ponteiro… Alta performace em pesquisas id…
  43. 43. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – CONCEITOS MATEMÁTICOS Hash Mapping Exemplo de hash…
  44. 44. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – CONCEITOS MATEMÁTICOS Árvore de Sufixos Utilizado por aplicações para pesquisa…Resolve alguns problemas de similaridade… Alta performace em textos…
  45. 45. Matematicamente é…F = {α1, α2, ..., αn}F* = todas as sequências possíveis com o alfabeto F.T E F*.T = “TATA”c = |T|Logo:T[i:j] (1≤ i≤ j≤ c)T[1:j] = prefixoT[i:c] = sufixo Fórmula do prefixo e sufixo…
  46. 46. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – CONCEITOS MATEMÁTICOS Sufixo e Prefixo… Prefixos Sufixos R = “AGAGAT” R[1:1] = “A” R[6:6] = “T” R[1:2] = “AG” R[5:6] = “AT” |R| = 6 R[1:3] = “AGA” R[4:6] = “GAT” R[1:4] = “AGAG” R[3:6] = “AGAT” R[1:5] = “AGAGA” R[2:6] = “GAGAT” R[1:6] = “AGAGAT” R[1:6] = “AGAGAT” Exemplo de prefixos e sufixos…
  47. 47. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – CONCEITOS MATEMÁTICOS Árvore de Sufixo…R = “AGAGAT”
  48. 48. PRÁTICA
  49. 49. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – CONCEITOS MATEMÁTICOS Visual Suffix Tree… Software para criação de suffix trees… Linguagem Java utilizando o jGraph
  50. 50. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – CONCEITOS MATEMÁTICOS Visual Suffix Tree…
  51. 51. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – PRÁTICA HIV Databases • No HIV Databases estam armazenados dados de sequências de HIV, epitopos e testes para vacinas. • Este projeto foi fundado pela Division of AIDS of the National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) • Acesso disponível pelo link: http://www.hiv.lanl.gov/content/index
  52. 52. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – PRÁTICA UNIPROT • Banco de dados de proteínas e informações funcionais. • O UNIPROT é um consórcio entre: •  European Bioinformatics Institute (EBI). •  Swiss Institute of Bioinformatics (SIB). •  Protein Information Resource (PIR). • Esse banco de dados integrou quatro bancos de dados em 2002. Swiss-Prot e TrEMBL (EBI e SIB) e PIR-PSD e iProClass (PIR). • Acesso disponível pelo link: http://www.uniprot.org/
  53. 53. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – PRÁTICA PROTEIN DATA BANK • É um repositório de estruturas tri-dimensionais de proteínas e ácidos nucléicos. • A maioria das estruturas foram obtidas por cristalograma ou por espectroscopia por ressonância magnética. • A estrutura pode ser visualizada em 3D. • Acesso disponível pelo link: http://www.rcsb.org/pdb
  54. 54. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – PRÁTICA ENTREZ • O NCBI alberga dados provenientes da sequenciação de genomas no seu GenBank e mantém um índice de artigos de investigação biomédica que disponibiliza nas bases de dados PubMed Central e PubMed. • Todas as bases de dados estão disponíveis na Internet através do motor de busca Entrez. É um grande integrador de dados no NCBI. • Acesso disponível pelo link: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/ gquery
  55. 55. INTRODUÇÃO A BANCO DE DADOS BIOLÓGICOS – REFERÊNCIAS 1. Xiong, J. (2006). Essential Bioinformatics. Cambridge University Press. 2. Andrzej Polanski and Marek Kimmel (1998). Bioinformatics. Springer. 3. Helen M. Berman, John Westbrook, Zukang Feng, Gary Gilliland, T. N. Bhat, Helge Weissig, Ilya N. Shindyalov and Philip E. Bourne (2000). The Protein Data Bank. Oxford University Press, Nucleic Acids Research, 2000, Vol. 28, No. 1 4. Robert Schleif, (1993). Genetics and Molecular Biology. Department of Biology The Johns Hopkins University Baltimore, Maryland. All rights reserved. Printed in the United States of America on acid-free paper. 5. Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts and Peter Walter, (2008). Molecular biology of the cell. Published by Garland science, Taylor & Francis Group, LLC, an informa business, 270 Madison Avenue, NewYork NY f 0016,USA,and 2 park Square,Milton park, Abingdon,OXl4 4RN,UK.
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  57. 57. Obrigado !

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