نرم افزارهای ژنتیکی

نرم افزارهای ژنتیکی

نگاهی بر نرم افزارهای مورد استفاده در ژنتیک کمی

امروزه با توجه به پیشرفت سریع علم و دانش مخصوصا در زمینه ژنتیک (مولکولی) نرم افزارهای ژنتیکی بسیاری طراحی و به نمایش گذاشته شده اند. البته هر کدام از این نرم افزارهای الگوریتم ژنتیک کاربرد خاصی داشته و می توان گفت که هیچ نرم افزار ژنتیکی تا اکنون طراحی نشده که همه الگوریتم ها و متدهای محاسباتی را برای حل تمام روش های تجزیه و تحلیل داده های آماری به طور کامل داشته باشد.

با نگاهی گذرا به مبحث ژنتیک می­ توان نرم افزارهای مورد استفاده در ژنتیک را به دو بخش ژنتیک کمی و مولکولی تقسیم نمود. هر کدام از این نرم افزار های الگوریتم ژنتیک قابلیت ها و ویژگی های مختلفی دارند که  شما می توانید بر حسب سلیقه، هدف آنالیز و مزایا و معایب نرم افزارها که در ادامه به آنها اشاره خواهیم کرد نرم افزار مورد نظر خود را انتخاب کنید. در ادامه به معرفی نرم افزارهای مولکولی می پردازیم.

ژنتیک مولکولی

برآورد مؤلفه های واریانس-کوواریانس و پارامترهای ژنتیکی برای صفات اقتصادی به منظور اجرای برنامه های اصلاح نژادی حائز اهمیت زیادی می باشد، چرا که پیش بینی ارزش های ژنتیکی و چگونگی توارث صفات نیازمند برآورد مؤلفه های ژنتیکی افزایشی برای صفات و کوواریانس های بین آنها می باشد. امروزه با استفاده از مدل های آماری مختلف پارامترهای ژنتیکی را برآورد می کنند. مؤلفه های واریانسی که قابل برآورد می باشند شامل واریانس فنوتیپی، واریانس ژنتیکی افزایشی مستقیم، واریانس ژنتیکی افزایشی مادری، واریانس محیطی دائمی مادری، واریانس محیطی موقت، واریانس اپیستازی و واریانس غلبه است. صفات چند ژنی همبسته تحت تأثیر چندین ژن با اثر پلیوتروپیک هستند لذا اطلاع از همبستگی های بین این صفات نحوه ی انتخاب و برنامه های پیشرفت ژنتیکی را بهبود می بخشند. در صفات همبسته، انتخاب برای یک صفت سبب ایجاد تغییر در صفات دیگر می شود. تغییر در یک یا چند صفت در نتیجه انتخاب برای صفت دیگر، نشانگر این واقعیت است که بین صفات همبستگی وجود دارد. تخمین همبستگی بین دو صفت می تواند تغییرات احتمالی یک صفت را در اثر تغییر صفت دیگر تعیین نماید و برای اتخاذ تصمیم در زمینه انتخاب غیر مستقیم مورد استفاده قرار گیرد. بر همین اساس انتخاب غیر مستقیم عبارت از تغییر میانگین جامعه برای یک صفت از طریق انتخاب برای صفت دیگر می باشد که با صفت مورد نظر همبستگی ژنتیکی دارد.

وراثت پذیری یکی از مهمترین ویژگی های یک صفت کمی یا کیفی و قسمتی از واریانس کل است که به اثر متوسط ژن ها مربوط است. این پارامتر، عاملی است که درجه شباهت بین خویشاوندان را تعیین می کند. مهمترین نقش آن، نقش پیش بینی کننده است که حد اطمینان ارزش فنوتیپی افراد را به عنوان راهنمایی برای ارزش اصلاحی آنها را نشان می دهد. این پارامتر به صورت نسبت واریانس ژنتیکی افزایشی مستقیم به واریانس فنوتیپی تعریف می شود.

همبستگی میزان ارتباط ثابت و قابل اعتماد بین دو متغیر را نشان می دهد و با  (همبستگی بین دو صفت x و y) نشان داده می شود. همبستگی بین صفات یکی از پارامترهای جامعه محسوب شده و به انواع فنوتیپی، ژنتیکی و یا محیطی تقسیم می شود. همبستگی فنوتیپی میزان ارتباط بین عملکرد (ارزش فنوتیپی) یک صفت و صفت دیگر را نشان می دهد و اطلاعاتی را در مورد ارتباط ظاهری صفات ارائه می دهد. همبستگی ژنتیکی، که عامل اصلی آن عمدتاً پلیوتروپی یا پیوستگی ژن ها است، نسبت به انواع دیگر، اهمیت بیشتری داشته و میزان ارتباط بین ارزش های اصلاحی یک صفت با ارزش های اصلاحی صفت دیگر را نشان می دهد. دلیل اهمیت همبستگی های ژنتیکی این است که اگر دو صفت از نظر ژنتیکی همبسته باشند انتخاب برای یک صفت سبب تغییر ژنتیکی در صفت دیگر خواهد شد. علاوه بر این، از روی عملکرد یک صفت می توان ارزش اصلاحی صفت همبسته از نظر ژنتیکی را نیز پیش گویی کرد. همبستگی محیطی معیاری است که میزان ارتباط بین اثر عوامل محیطی مؤثر بر یک صفت با صفت دیگر را تعیین می کند. این همبستگی ها اغلب برای اهداف مدیریتی مفید هستند.

از جمله نرم افزارهای برآورد پارامترهای ژنتیکی که کاربرد فراوانی دارند می توان به DMU، ASReml، TM، Wombat، VCE، DFREML، Thrgibbsf90 و MATVEC و … اشاره نمود. تفاوت این نرم افزارها در الگوریتم حل معادلات مختلط برای رسیدن به همگرایی است. در ادامه به معرفی کامل برخی از این نرم افزارها می پردازیم.

Modeller

نرم افزاری برای مدلسازی مقایسه ای یا همولوژی ساختارهای سه بعدی پروتئین است. بدین منظور کاربر یک ردیف توالی را به نرم افزار می دهد تا مدلسازی با استفاده از ساختارهای شناخته شده مرتبط به آن توالی انجام شود و نرم افزار به طور خودکار یک مدل که شامل تمام اتم ها غیر از هیدروژن است را محاسبه می کند. این نرم افزار همچنین می تواند وظایف دیگری را نیز انجام دهد از جمله: مدل سازی لوپ ها در ساختارهای پروتئینی، بهینه سازی مدل های مختلف از ساختار پروتئین با توجه به تابع هدف تعریف شده، ترازبندی چندگانه توالی ها و یا ساختار های پروتئینی، خوشه بندی، جستجو توالی در پایگاه داده ها، مقایسه ساختارهای پروتئین و غیره .. استفاده کرد. نرم افزار روی سیستم عامل های ویندوز، Mac و لینوکس قابل نصب می باشد.

نرم افزار مبتنی بر نوشتن خط دستور (command line) است و گرافیکی نیست. از اسکریپت زبان برنامه نویسی پایتون (Python) برای اجرا استفاده می کند.

نسخه های گرافیکی آن بصورت تجاری در دسترس هستند که می توانید آن ها را از طریق لینک زیر بیابید:

https://salilab.org/modeller/wiki/Links

این نرم افزار را می توانید بصورت رایگان از لینک زیر دانلود نمایید:

https://salilab.org/modeller/download_installation.html

با آنکه نرم افزار رایگان می باشد، ولی بایستی در سایت آن فرم ثبت نام برای دریافت لایسنس را پرکنید تا بتوانید نرم افزار را نصب نمایید.

https://salilab.org/modeller/registration.html

راهنمای استفاده از نرم افزار با مثال های مختلف از طریق لینک زیر قابل دسترسی است:

https://salilab.org/modeller/tutorial/

https://salilab.org/modeller/9.19/manual.pdf

SnapGene

یکی از نرم افزارهای بسیار خوب برای کار با توالی ها و سازه های DNA است. به کمک این نرم افزار می توان برنامه ریزی، شبیه سازی و مستندسازی فرآیندهای PCR و کلون سازی DNA را انجام داد. از ویژگی های این نرم افزار می توان به موارد زیر اشاره کرد:

شناسایی و مشاهده ORFها و مکان های اتصال پرایمر

طراحی پرایمر برای PCR، توالی یابی یا جهش زایی (Mutagenesis)

شبیه سازی کلون سازی برشی (restriction cloning) و دیگر انواع کلون سازی

شبیه سازی جهش زایی به کمک پرایمر

شبیه سازی الکتروفورز ژل آگارز

In-Fusion® Cloning

Gibson® Assembly

Gateway Cloning

TA or GC cloning

دسترسی به فایل های نقشه انواع پلاسمیدها بصورت آنلاین

اشتراک گذاری توالی های تفسیرشده با دیگر محققان

و …

نسخه آزمایشی (۳۰ روزه) این نرم افزار را میتوانید از لینک زیر دانلود نمایید:

 http://www.snapgene.com/products/snapgene/free_trial/

RNAhybrid

RNA ،miRNAsهایی با طول ۲۴-۱۹ نوکلئوتیدی هستند که ژن های هدفشان را بوسیله اتصال به mRNA های هدف تنظیم یا خاموش می کنند.  miRNAها نقش های مهمی در فعالیت های مهم سلولی مانند رشد، مورفوژنز، آپوپتوزیز و تمایز ایفا می کنند.

RNAhybrid برنامه ای برای پیش بینی سریع و کارآمد هیبریداسیون توالی هدف با microRNA بر اساس حداقل انرژی آزاد (minimum free energy) است. این نرم افزار در سه نسخه آنلاین، از راه دور (از طریق WebService) و قابل دانلود (مبتنی بر دستور نویسی) ارائه شده است. در سایت نرم افزار ذکر شده است که نسخه قابل دانلود فاقد بعضی ویژگی ها است که در نسخه آنلاین موجود است. بنابراین پیشنهاد می شود از نسخه آنلاین سایت استفاده نمایید.

نسخه آنلاین آن از طریق لینک زیر قابل دسترس است:

https://bibiserv.cebitec.uni-bielefeld.de/rnahybrid?id=rnahybrid_view_submission

نسخه قابل دانلود آن برای ویندوز را می توانید از لینک زیر دانلود نمایید:

http://bibiserv.cebitec.uni-bielefeld.de/resources/download/rnahybrid/RNAhybrid-Win7-2.1.2.tar.gz

راهنمای آموزشی اجرا و استفاده از نرم افزار به زبان فارسی:

 https://www.dropbox.com/s/lfk8dkmqqsgeglq/RNAhybrid%20Persian.pdf?dl=0

ProSeq

نرم افزاری برای مدیریت و آنالیز ژنتیک جمعیت داده های پلی مورفیسم DNA است. این برنامه شامل یک ویرایشگر توالی/همردیفی و یک پایگاه اطلاعاتی داخلی است که آماده سازی و دست ورزی داده های پلی مورفیسم چندژنی را تسهیل می کند. نسخه جدید این برنامه می تواند داده های حجیم حاصل از توالی یابی را نیز پردازش کند.

Benchling

یک پلتفرم تحقیقاتی آنلاین است که محققان میتوانند آزمایشات مولکولی خود را طراحی، ثبت و به اشتراک بگذارند. ویژگی مهم این پلتفرم، آنالیز توالی ها بصورت اتوماتیک با بهترین ابزارهای این کار می باشد. از جمله آن ها می توان به تفسیر توالی ها (Annotation)، آنالیز آن ها با استفاده از آنزیم های برشی، کلون سازی، طراحی پرایمر، همردیف سازی توالی ها، طراحی و آنالیز RNA های راهنما (Guide RNAs) برای کاربرد در فناوری CRISPR، اسمبل کردن آن ها به داخل پلاسمیدها، طراحی الگوی نوترکیبی همولوگ و … اشاره کرد.

Flapjack

نرم افزاری برای مشاهده گرافیکی داده های ژنوتیپی و هاپلوتیپی است که می تواند داده هایی با حجم بالا (مانند داده های NGS) را نیز مدیریت کند. استفاده از این ابزار آنالیز این نوع داده ها را تسهیل می سازد. این نرم افزار امکان مقایسه بین مارکرها، لاین ها و کروموزوم ها را به صورت گرافیکی فراهم می کند. ورودی این نرم افزار داده های نقشه، ژنوتیپی و صفات ارزیابی شده است. از جمله ویژگی های مهم این نرم افزار می توان به موارد زیر اشاره کرد:

نمایش گرافیکی ژنوتیپ ها و آلل های آن ها با رنگ های مختلف با توجه به حالت، فراوانی یا تشابه نمایش حذفیات (deletions) و درجیات (insertions) داده ها مرتب کردن و گروه بندی لاین ها با توجه به تشابه ژنوتیپی آن ها با دیگر لاین ها همترازی داده های نقشه (مانند مکان های QTL)  با ژنوتیپ ها برای شناسایی هاپلوتیپ های مرتبط و …

STRUCTURE

نرم افزاری برای استنتاج ساختار جمعیت (inferring population structure) بر اساس یک روش گروه بندی (Bayesian) مبتنی بر مدل (Ancestry Models) با استفاده از داده های ژنوتیپی مارکرهاست. این روش در مقاله پریتچارد و همکاران (۲۰۰۰) معرفی شد. از کاربردهای این نرم افزار می توان به اثبات حضور ساختار جمعیت، شناسایی جوامع ژنتیکی متمایز، انتساب افراد به جمعیت ها و شناسایی مهاجران (migrants) و افراد مخلوط شده (admixed individuals) اشاره کرد.

JoinMap

یکی از پراستفاده ترین نرم افزارها برای آنالیز و نقشه یابی لینکاژی (پیوستگی) جمعیت ها است. از ویژگی های مهم این نرم افزار می توان به موارد زیر اشاره کرد: پشتیبانی از انوع جمعیت های آزمایشی: BC1 ، F2 ، RIL ، DH ، DH2  و … تعیین گروه های لینکاژی با محاسبه پارامترهای مختلف :  LOD مستقل، P-value مستقل، فراوانی نوترکیبی، LOD لینکاژ الگوریتم های نقشه یابی مختلف : رگرسیونی و حداکثر درست نمایی   تعیین حد آستانه (Threshold) برای تشابه جفت لوکوس ها و پارامترهای محاسباتی ترکیب کردن نقشه ها (Combine) و ترسیم نمودار چندین تست تشخیصی قبل و بعد از محاسبات نقشه و …

MapChart

نرم افزاری ساده ولی کاربردی برای ترسیم نقشه کرموزومی از داده های لینکاژ ژنتیکی و QTL است. این چارت ها به شکل میله های عمودی هستند که نشان دهنده گروه های لینکاژی یا کروموزوم هاست. روی این میله ها، مکان لوکوس ها نشان داده می شود و در کنار آن می توان فواصل QTL و گراف های QTL را مشاهده کرد. این نرم افزار اطلاعات لینکاژی (یعنی نام لوکوس و QTL و موقعیتشان) را از روی فایل متنی (text file) می خواند. این اطلاعات بایستی از قبل محاسبه و تهیه شده باشد که معمولاً با نرم افزارهای نقشه یابی ژنتیکی مانند JoinMap و MapQTL بدست می آیند.

امروزه دانشجویان برای این که بتوانند انجام کارهای آماری پایان نامه  و نوشتن مقاله خود را در زمره پژوهش های معتبر قراردهند نیازمند یک تحلیل آماری دقیق و هوشمندانه هستند. تحلیل آماری با در نظر داشتن مسائل پیچیده آماری و نرم افزارها ی آماری مختلف کاری تخصصی به شمار می رود که دانشجویان به تنهایی قادر به انجام صحیح آن نخواهند بود. بنابراین راهنمایی و مشاوره گرفتن از متخصصان وکارشناسان کاردان در این امر بسیار سودمند است. به این منظور موسسه ایران مشاور با آگاهی از پیچیدگی ها و دشواری های تحلیل آماری، این امکان را برای دانشجویان فراهم کرده است که از کمک،  راهنمایی و مشاوره اساتید و نخبگان موسسه جهت تحلیل آماری پایان نامه خود بهره گیرند. موسسه ایران مشاور، بهترین موسسه پایان نامه در زمینه مشاوره، انجام صحیح تحلیل آماری و انجام پروژه های دانشگاهی است که خدمات متعددی از جمله: تحلیل آماری با SPSS، تهیه مقاله ISI، انجام تحقیق، انجام تحلیل آماری پایان نامه و … را ارائه می دهد.

به جهت قدردانی از زحمات نویسنده این بخش، لطفا لینک مطلب را در سایت، وبلاگ یا شبکه های اجتماعی خود قرار دهید.

کپی برداری از مطالب این سایت صرفا با ذکر لینک منبع مجاز می باشد. ارجاع به لینک منبع توسط گوگل توصیه شده و تاثیر مثبتی در سئو دارد.

اشتراک مطالب آموزشی رایگان

سلام دوست خوبم امیدوارم مطلب ما مفید بوده باشه... مطلب فوق با تقاضای یکی از کاربران خوب سایت، پست شده است. شما هم اگر نیاز به مطلب آموزشی دارید که حس می کنید دوستانتان می تونند ازش استفاده کنند از بخش نظرات به ما اطلاع دهید. همچنین اگر خودتان تمایل به اشتراک مطلب دارید محبت کنید از مسیر زیر آپلود فرمایید تا به صورت رایگان در اختیار همه قرار بگیرد. با اشتراک گذاری لینک صفحه در شبکه های اجتماعی، ایران مشاور را به دوستان خود معرفی کنید...

حداکثر سایز 10 MB

CAPTCHA

جهت سفارش آموزش انجام پایان نامه یا تحلیل آماری روی ثبت سفارش آنلاین کلیک کنید.

ثبت-سفارش

**************

سریع ترین راه ارتباطی با ما = تکمیل فرم ثبت سفارش یا پیگیری

**************

در کمتر از یک روز کاری نتیجه بررسی را از ایران مشاور دریافت کنید.
لطفا صبر کنید

مدت 10 سال است که به عنوان ویراستار علمی فعالیت می کنم. در این مدت مقاله و پایان نامه کارشناسی ارشد و دکتری بسیاری را از لحاظ علمی ویرایش کرده ام. تمام کارها همراه با آموزش بوده و دانشجویان و پژوهشگران را در کلیه فرایند نوشتن پروپوزال و انجام پایان نامه راهنمایی کرده ایم تا کاری باکیفیت و قابل دفاع ارایه دهند. ویراستاری علمی و ادبی به زبان فارسی و انگلیسی انجام می شود. جهت اطلاعات بیشتر یا سوالات پژوهشی خود می توانید از طریق تلگرام یا شماره های تماس ایران مشاور با من در ارتباط باشید.

جهت مشاوره با تلگرام همین الان کلیک کنید

اگر می‌خواهید از آخرین و محبوب‌ترین مقالات ما در ایمیل خود مطلع شوید، همین الان ایمیل خود را در کادر زیر وارد کنید

تعداد علاقه‌مندانی که تاکنون عضو خبرنامه ما شده‌اند

۶۳۳

مقاله های مرتبط :

دیدگاه خود را بیان کنید :

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.