Инструменты

В комментариях спросили, какие инструменты нынче растительные биологи юзают. Под катом краткий обзор инструментального набора начинающего
ботаника.

1. Excel и ncbi BLAST. No comments.

2.
DNASTAR. Программа для анализа нуклеотидных и аминокислотных последовательностей. Есть другие, но мой личный выбор этой программы обусловлен исторически – у института есть лицензия, опять таки привычка. Я работаю с этой программой десять лет и почти все баги знаю. Причем на компьютере у меня две версии – одна древняя и одна самая последняя, но пользуюсь старой антикварной версией. В ней гораздо меньше ненужных мне функций. Программа состоит из целого ряда отдельных модулей, которые запускаются как отдельная программа, причем я пользуюсь только несколькими. Модули:

а) EditSeq (в новой версии SeqBuilder)- сохранение и первичный анализ нуклеотидных и аминокислотных последовательностей. Переворачивание последовательностей прямое и комплементарное, трансляция в рамки считывания, голосовой диктант, поиск мотивов. Открывает файлы с раширением *.seq, *.txt, *.fasta и др, делает прямой запрос в известные базы данных по ID.

б) Megalign – сравнение нуклеотидных и аминокислотных последовательностей алгоритмами Clustal v, Clustal W, Jotun Hein, построение филогенетических деревьев. Есть баги, например древо на основе аминокислот тупо подписывает как нуклеотидную дистанцию. Причем баг сохранился, кажется, даже в новой версии. Экспорт картинок неудобный, картинки деревьев неэстетичные, но как рабочий инструмент для посмотреть, а не показать – очень удобный.

в) Seqman – сбивание отдельных нуклеотидных последовательностей в контиги, отрезание плазмидных векторов. Надо повозиться, чтобы разобраться, но инструмент незаменимый.

г) MapDraw – рисует плазмидные карты, но муторно. Пару раз нарисовала и плюнула. Однако приложение довольно удобно для поиска рестрикционных сайтов. Можно создать свою библиотеку ферментов, которые в холодильнике и "резать" только ими.

д) PrimerSelect – ясно из названия, что речь идет о выборе праймеров. Довольно дубовое приложение, но надежное. Я однажды потратила день, чтобы разобраться. С тех пор пробовала еще кучу программ, включая
он-лайн тул от NCBI, но все-равно осталась верной этому приложению, сосбенно если мне надо сто пар для qRT-PCR. Программа, кроме температуры отжига, количества ГЦ, показывает также шпильки, selfpriming и пр. Впрочем, лучшие праймеры выбираются все-равно на глаз. Экспортирую в Excel с помощью странного бага. Если один раз нажать Ctr-C, то праймер копируется в 5”-3” ориентации, а если дважды нажать Ctr-C, то реверсный праймер внезапно переворачивается в комплементарную цепь. Это чудесное свойство нигде не упоминается и в новой версии отсутствует.

е) Есть еще приложения, но я их не использую.

3. Если надо красивую картинку филогенетического родства, то использую
MEGA. Пользуюсь довольно редко, всех нюансов не знаю, но если надо, то обычно получается вполне симпатично. Как правило, перепроверяю деревья Megalign, для верности.

4. Анализ саузернов, нозернов и прочих радиоактивных картинок. Поскольку в работе phosphorimager fuji, то к нему прилагается
Aida image analyzer. Он же вполне подходит для визуализирования и первичного анализа спотов на array. Я ограничивалась только просмотром и сохранением изображений, а с аналитической фичей так и не разобралась, поскольку к тому моменту пользовалась
Array vision. Тоже неплохая штука, но если есть силы однажды убить неделю и настроить layout. Впрочем, программа утратила актуальность, когда я перешла с home-made macroarrays на коммерческие microarray.

Раньше, когда жизнь была проще, к phosphorimager прилагалась чудесная программа TINA. Это была чудо-программа, но прогресс рванул так, что вместо удобной маленькой програмушечки,
явился монстр, который может хоть мозг, хоть звезды рассматривать в 3Д. Ничего теперь в этой программе не смыслю, но может кому надо мозг сканировать.

5. Результаты биочипов анализирую чем придется. Есть парочка алгоритмов домашнего приготовления от местных биоинформатиков, которые работают по принципу" Тут читаем, тут не читаем, тут рыбу заворачиваем", которые юзаются в R. Добиваю обычно в Excel и кластеризую в
MultiExperiment Viewer. Это Free soft – удобный, понятный, эффективный и вообще, красота.

Его же использую и для визуализации результатов large scale qRT-PCR. Для qRT-PCR
SDS Applied biosystems. Для анализа PCR efficiency использую
LinRegPCR. Интерфейс вовсе не интуитивный, но если разобраться, то это довольно удобная программа.

Для поиска референтных генов для нормализации использую
geNORM. Упоминается здесь. Требуется программа раз-два в жизни, но как для такой задачи вполне подходящая.

6.
Genevestigator – сегодня без него, как без рук. Все экспрессионные анализы в одном месте. Если в работе появляется ген Х, то начинаю оттуда смотреть, где он работает.

7. Редкий ботаник сегодня пройдет мимо
MapMan. Самые, пожалуй, удобные карты и аннотация для анализа и интерпретации генной экспрессии. Красным – выключенные гены, синим – включенные.



Программа вроде бесплатная, но надо хотя бы зарегистрироваться для приличия.

8. Данные экспрессионных анализов прилежно складываю в
ArrayExpress. Это такая строительная площадка от EMBL. Ни разу мне не удалось отправить туда данные автоматически без активной переписки.

9. Что это я все о генах, да о генах. Я еще и растения меряю, то есть семена. Для этого у нас есть робот
Marvin

, the Paranoid Android
. Он смотрит своим глазом на семена, считает на изображении количество штук, размер и вес.

Еще о базах данных.

10.
РlantPAN – анализ растительных промоторных последовательностей тайванского университета. Раньше было много разных баз данных, но эта, кажется, самая полная и удобная. Собирает все необходимое из TRANSFAC, PLACE, JASPER и AGRIS.

11. Поскольку растительное комьюнити находится под прессом
диктатуры арабидопсисников, каждая база данных для анализа генов полезных культурных растений на вес золота. И она есть. У китайцев.
AgriGO. Отличный инструмент для аннотации, визуализации экспрессии генов культурных растений, а не каких-то сорняков.

12. База данных и браузеры по растительным геномам
PlantGDB. Ипользую редко, но использую.

13. Неплохой
GPI-anchor Predictor. Он почему-то не упоминается на
ExpasyTool. Зато там
есть другой, тоже ничего так. Для верности можно им тоже перепроверять. Но потом еще экспериментально неплохо бы проверить.

14. Несколько home-made баз и тулов.
Crop EST Database ,
MetaCrop (не уверена, что ссылка работает, поэтому еще можно
погуглить).

Другие инструменты: Пробирки, пипетки, носики к пипеткам, электрофорезный прибор, ступки, термос с жидким азотом, микроволновка, спектрофотометр, водяная баня, центрифуга, чашки петри, пинцет, скальпель, ПЦР-машина, ультафиолетовая лампа и стол, фотоаппарат, весы, холодильник, стерильный бокс, автоклав, горшки с землей.

UPDATE из комментариев и сама еще чего вспомнила.

1.
Bioconductor. Наборы статистических и других пакетов для R – все для биоинформатика. Базовый такой сайт.

2. BLAST2GO
http://blast2go.org/ – бласт, аннотация и даже анализ экспрессии в одном флаконе. Очень полезно для немодельных объектов, по которым своих баз нету.

3
BioEdit – для просмотра и редактирования выравниваний. Есть кое-какие встроенные функции для анализа (простенькие, типа трансляции), а ещё к ней прикручивается бласт, кластал и многое другое. Хроматограммы в ней смотреть тоже можно. 4.
CLC genomics workbench – мега-программа для анализа NGSных данных. Стоит дофига денег, но она того стоит.

5.
phytozome.org – много растительных геномов, включая неопубликованные.

6.
Reactome, a curated knowledgebase of plant biological pathways теперь арабидопсисный, но по поиску табак, кукуруза, соя, тополь и прочие полезные растения.

7.
iRefIndex protein interactions, кажется, что тянет отовсюду BIND, BioGRID, CORUM, DIP, HPRD, InnateDB, IntAct, MatrixDB, MINT, MPact, MPIDB, MPPI и OPHID. Растения представлены довольно достойно. 

8.
Pathway commons, не удивляйтесь, но в списке есть не только сорняки, но и ячмень, рис, табак и кукуруза. Внизу есть окно поиска по организмам.

Advertisements

И еще раз о копирайтах

Вот смотрите. Есть наука как бы общественно-полезная

никому не нужная
, которая финансируется государством, преимущественно фундаментальная. В какой-то момент государственные мужи становятся озабоченными прикладным, так сказать, аспектом и государственный фонд финансирования науки объявляет конкурс на финансирование проектов по переносу фундаментальных открытий в практику.

Это означает совместный проект института с маленькой коммерческой фирмой: часть денег от фонда, часть денег от фирмы. Ну, сейчас попрет прогресс.

В результате, на выходе супер-трансгенная пшеница (урожайность – во!, белков-во!, микроэлементов – огого!), которую пару раз уничтожил гринпис и которой путь на прилавки заказан из-на неблагоприятного политического климата. Ученым, собственно, это и не шибко важно, поскольку у них продуктивность измеряется не в тоннах зерна, а в количестве статей. Пишут статью о том, какие хитрые молекулярные механизмы нужно подкрутить, чтобы получить такой классный эффект. Может человечеству в будущем пригодится.

А фирма, которая тоже причем, говорит – но-но-но, мы не даем разрешение на публикацию, потому что мы хотим это все сначала запатентовать. Это и есть специальный прикладной аспект. Ученые говорят – патентуйте давайте скорее, нам охота поведать миру, как сделать мега-пшеницу. А фирма говорит,

денег у нас на патенты нет, климат политический с ГМО сейчас неблагоприятный, не факт, что это выгодно, но может быть будет в будущем выгодно
что нам надо перепроверить хорошенечко юридическую сторону, подготовиться морально, так что годик-два-три-много терпите, а там будет видно. Государственный фонд, который тоже причем говорит – не поняли, где ваши научные достижения в публикациях? Денег больше не дадим.

Это мне одной кажется, что копирайт вкупе с политическим климатом это базовый тормоз прогресса?

Про еду опять

Теперь буедт о хорошем. Да, так вот, помимо всего прочего неэкологического на Родине есть прекрасное. Там отличная еда. Причем внимание. Стою я среди маминых грядок. 95 кустов томатов. Разных. Кустов 30 баклажанов, синеют гады. Обильно паприки самой причудливой – огого!. Кабачки, огурцы, картофель, морковь, свекла, капуста- ВО! Лук зеленый такой, сякой, чеснок, травы, базилика одного три сорта. Достала я комбайн кухонный времен молодости, все сырое измельчила, протерла и смешала я это все в
такое гаспачо, что первую кастрюлю сама и умяла. А с баклажанов печеных такое получается, ооо! 

И салат из томатов, хошь с базиликом, хошь с яйцами вареными. Нас с кухни было не выманить, так охота с такими продуктами стряпать. 

А в курятнике бройлеры жирные, желтые. Сосед умерщвил как-то особенно гуманно, разделали парочку: что в духовку, что в бульон, что на котлеты нежнейшие. А творог и сметана на базаре?! Мммм. У соседки коза – молоко просто волшебное. И вареники с черницей и вишнями – наморожены ягоды в морозилке, мед свой липовый. 

Я почему все это рассказываю. Потому что все это время, пока я это все готовила, чавкала и поглощала, рискуя фигурой, я слышала одно: в Украине
все продукты некачественные и есть нечего вообще. Вот человек буквально стоит среди всех этих шикарнейших продуктов и мне говорит прямо в лицо – есть нечего! Телевизор сказал, что все с примесями, добавками и ГМО. Я так рукой до горизонта широким жестом на овощные грядки – а ЭТО?! И мне отвечали – та ну, это ж зелень всякая, хібо то їжа? єрунда!

Прикладная экология

В прошлый раз в поездку домой по Украине меня помнится волновали бигборды на дороге. Это такая ерунда, что забираю свои претензии назад. В этот раз меня не на шутку взволновала плохая, простите, экология. Да я в курсе, что экологическая ситуация, а не экология, но меня на слово "ситуация" уже не хватало.

Я всю дорогу ехала и придумывала, что машины надо запретить. Или принудить всех ездить с катализаторами. Украина, значит,

воздухом
квотами по киотскому протоколу торгует, а дышать нечем. Придумывала и понимала, что фиг с этим чего поделаешь.

Собираюсь с детьми купаться на речку Остерку. Встретила по дороге соседей-рыбаков. Один говорит – не иди на речку, то есть иди, но не купайся. Ходил на рыбалку, позавчера вся рыба всплыла вверх брюхом, нежинский лакокрасочный комбинат сбросил отходы. Другой говорит – да нет, это пятно до нас еще не дошло, но все-равно не купайся, по течению выше пару трупов коров в воде гниют. Ну и речка вся в пластиковом мусоре, как и все прилегающие леса.

Каждую весну крестьяне из окрестных сел выжигают сухую траву. Причем повсюду, включая болота и леса. Эту пироманию вроде как и запрещают и пробуют штрафовать, но бесполезно. Я все пыталась разобраться, зачем это делают. Разговорила местного мужика. А он мне и объясняет: вот смотри на болото, там куча всякой разной травы, правильно? А если ее выжечь, то весной прорастает один чертополох, понимаешь? А силюсь понять, но все-равно не понимаю. Он мне: "вот ты биолог, а не шаришь. Чертополох отличный медонос. Я вывожу на чертополоховое болото свою пасеку и у меня знаешь, какой медосбор".

Пра ката

Распаковываю вчера чемоданы, достаю баночку контрабандного варенья из ежевики от мамы, любовно обернутое в газетку. Разворачиваю и тут у меня перед глазами картина, что будет, если эта баночка сейчас выскользнет из рук и упадет на кафельный пол. Отогнала страшное наваждение и поставила баночку на тумбу. На кухню явился скучающий кот. Взобрался на микроволновку и принялся с интересом разглядывать банку с высоты микроволновой возвышенности. Я заволновалась и переставила банку на стол. "Хо-хо!" сказал кот, немедленно пересел на табуретку и из-за столешницы высунулись уши и глаза.

– Ну нет, злодей, не дождешься, – думаю я. Я спрячу от тебя эту баночку в чулан, дверь которого я запру! Кот сказал "ну-ну".

Через час слышу "бряк!" То есть не бряк, а БРЯК! Думаю – (цензоред). Захожу в чулан. В чулане моем стены белые, пол кафельный, белый, даже тумбочка – белая. Прям стоматологический кабинет был, а не чулан. И в этом прекрасном белом чулане на белой тумбочке сидит черно-белый кот, а на всем остальном расплывается гигантская фиолетовая сладкая клякса.

Кот говорит: "это не я, а даже если и я, то все-равно отойди от дверного проема, я не собираюсь прыгать в это фиолетовое говно. И не смотри на меня так, а то прыгну и тоже стану фиолетовым и сладким и в таком виде пробегусь по квартире". У кота на мгновение вырастают крылья, он парит из чулана на сушу и немедленно растворяется в пространстве где-то под кроватью.

Теперь у меня в чулане лакмусовая антоциановая плитка. Если ее отдраивать щелочной содой, она приобретает синий оттенок, а если попробовать оттереть уксусом, то розовеет.

Thigmomorphogenesis

"… прямо с ходу я узнал кое-что о биологии: там очень легко найти вопрос, который был бы очень интересным и на который никто не знал бы ответа"

Ричард Фейнман

Я тут с отпуска вернулась, сейчас буду байки травить. На конференции доклад послушала.

Вот стоит одинокая сосна на утесе, кривая и покореженная

А в нормальном лесу она стройно-корабельная, вот такая

Ну мы как бы понимаем, что ветер сосну согнул. Но как именно эта сосна понимает, что с той стороны ветер и не растет в ветренную ту сторону и даже не пытается, а наоборот в другую сторону клонится? Для этого явления придумали термин "тигмоморфогенез" и изучают теперь молекулярные механизмы чувствительности к механическому воздействию ветра, капель дождя, насекомых, приземлившихся на листок. Понятно, чтобы узнать, почему сосна корежится, надо сначала разобраться на чем-то мелком и быстрорастущем. Как всегда, на арабидопсисе. Взяли, значит, арабидопсис и давай к нему прикасаться несколько раз в день кисточкой.
Оригинал статьи тут.

Вот что получилось.

"Тронутые" растения были помельче, цвели позже и, как показал биохимический анализ, содержали больше растительных гормонов жасмонатов. К слову, эти гормоны регулируют не только рост и развитие, но также защиту от насекомых. Так что эти "тронутые" растения становятся не только мелкими, но и устойчивыми к атакам насекомых.

После доклада вопрос из зала: а почему кисточкой, а не ветерком на арабидопсис воздействовали, как на сосну на утесе? Докладчик: нуууу, пробовали и ветерком, феном на растение дули. Вопрос из зала: и каков эффект? Докладчик: растение высохло и сдохло.

Кстати, эта проблема механической чувствительности растений вылезла неожиданным боком. У нас тут в хайтех теплицах растения ездят на транспортерных лентах, ну так, чтобы их со всех сторон посветить, подвезти к камере и сфотографировать. И эта езда и потрясывание конечно же распознаются растениями и все контрольные эксперименты идут лесом.