\documentclass[11pt]{article}
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%% Escrevendo em português:
\usepackage[brazil]{babel}
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\newcommand{\LINHA}{\noindent\hrulefill}

\newenvironment{alg}
{\begin{list}{\mbox{}}
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}}{\end{list}}

\begin{document}
\begin{center}
{\large
Projeto de Biologia Computacional --- 2001
}
 
\vspace{0.7cm}
{\Large
 \textbf{Parte 1: Alinhamento}\vspace{2mm}\\
Prazo de entrega: 19 de setembro
}
\end{center}

Neste projeto vamos fazer o alinhamento de seqüências de DNA.
Mais especificamente, o alinhamento da região codificadora de genes
$\beta$-hemoglobinas de algumas espécies.

\section{Coletando os Dados}

Iremos buscar os nossos dados no GenBank.
Uma boa página para começar a dar uma olhada no GenBank é: 
\htmladdnormallink{\texttt{http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Genbank/GenbankOverview.html}}
{http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Genbank/GenbankOverview.html}.
Mas, para obter as seqüências, vamos usar a página:
\htmladdnormallink{\texttt{http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Entrez/index.html}}
{http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Entrez/index.html}.

As seqüências de nucleotídeos a serem procuradas têm \textit{números
  de acesso:}
AB034642,  J00413,  J00978, J03642, J03643, J04429, K03256, L16978,
L17432,    L23800,  M15387, M15734, M17084, M19548, M61740, M63453,
NM\_008219, U01317,  U60902 e Z48632. São esses os números que você deve
digitar para fazer a busca. Note que é necessário alterar uma opção na
  busca: ao invés de \textit{PubMed} escolha \textit{Nucleotide}.

Uma vez encontrada uma seqüência no GenBank, você verá
uma página com várias observações sobre a seqüência. A seqüência do
DNA mesmo está no fim da página.
A seqüência conterá um ou mais genes. Caberá a você decidir qual o
gene ``certo''.
Note que estamos interessados em $\beta$-hemoglobinas, \textbf{não} em
$\epsilon$-hemoglobinas e congeneres. A região codificadora de cada
gene deve ter aproximadamente $444$ bases.

Estamos apenas interessados nos \textit{exons} dos genes, ou seja, em
sua região codificadora. Uma vez
identificado o gene, facilita a vida clicar em \texttt{CDS}
(\textit{coding sequence}) para obter somente a concatenação dos
exons. Note que o \textit{Gallus gallus} produz \textit{$\beta$-H
  globin} e \textit{$\beta$-A globin}. Pegue os dois genes.

\section{Armazenando os Dados}

Para armazenar os dados das seqüências obtidas vamos usar o formato
definido pelo programa \textit{FASTA}.
Como esse programa é bastante popular, vários outros programas aceitam
seqüências nesse formato.
Uma seqüência em formato FASTA começa com uma única linha de descrição,
seguida por linhas da seqüência propriamente dita.
A linha com a descrição começa com um símbolo $>$ na primeira coluna.
A seqüência termina quando um outro símbolo $>$ é encontrado ou quando
o arquivo termina. A seqüência pode conter quebras de linhas ou
espaços em branco.
Exemplo:
\begin{verbatim}
> Mouse beta-globin major gene
atggtgcacc tgactgatgc tgagaaggct gctgtctctt gcctgtgggg aaaggtgaac
tccgatgaag ttggtggtga ggccctgggc aggctgctgg ttgtctaccc ttggacccag
> AXYZ
atggtgcacactctgatgactgactactagtatgctgagaaggctgctgtctcttgcctgtactg
gggaaaggtgaactccgataggattggtagtaggctgctgg ttgtctaccc ttggacccag
\end{verbatim}

\section{\label{algoritmo}Algoritmo de Alinhamento}

Vamos implementar um algoritmo de programação dinâmica para obter um
alinhamento de pontuação ótima entre os pares de seqüências de bases
dadas.

Na implementação não serão penalizados lacunas nas extremidades. Você
deve prever pontuações/penalizações para: 
\textit{(1)} alinhamento de bases iguais;
\textit{(2)} alinhamento de A com G (purinas);
\textit{(3)} alinhamento de C com T (pirimidinas);
\textit{(4)} outros alinhamentos;
\textit{(5)} abertura de lacunas e
\textit{(6)} extensão de lacunas.
Embora você deva escrever o seu programa permitindo facilmente alterar
qualquer um dos parâmetros acima, para comparação entre os nossos
programas (e também com os alinhamentos produzidos pelo pacote 
\htmladdnormallink{\texttt{Clustal W}}
{ftp://ftp.ebi.ac.uk/pub/software/unix/clustalw/})
vamos usar a seguinte pontuação correspondente aos casos acima:
\textit{(1)} 19;
\textit{(2)} 9,5;
\textit{(3)} 9,5;
\textit{(4)} 0;
\textit{(5)} -30 e
\textit{(6)} -6,66.

A entrada do seu programa pode ser um arquivo contendo duas seqüêmcias
a serem alinhas ou um arquivo contendo todas as seqüências.
O seu programa deve dar como saída a similaridade entre os pares de
seqüências e uma representação do alinhamento propriamente dito.
Como exemplo, reproduzo abaixo trechos produzidos pelo programa
\texttt{Clustal W} para o par de seqüências acima.

\begin{verbatim}
CLUSTAL W (1.82) multiple sequence alignment

Score: 1675

Mouse           ATGGTGCAC----------CTGACTG-----ATGCTGAGAAGGCTGCTGTCTCTTGCCTG
AXYZ            ATGGTGCACACTCTGATGACTGACTACTAGTATGCTGAGAAGGCTGCTGTCTCTTGCCTG
                *********          ******      *****************************

Mouse           T---GGGGAAAGGTGAACTCCGATGAAGTTGGTGGTGAGGCCCTGGGCAGGCTGCTGGTT
AXYZ            TACTGGGGAAAGGTGAACTCCGATAGGATTGGTAGT------------AGGCTGCTGGTT
                *   ********************    ***** **            ************

Mouse           GTCTACCCTTGGACCCAG
AXYZ            GTCTACCCTTGGACCCAG
                ******************
\end{verbatim}


\section{O que Entregar}

\begin{itemize}
\item Seu programa. Você deve entregar por e-mail o seu programa
  fonte. Se o programa é em \texttt{C} padrão, não precisa me mandar
  mais nada. Caso contrário, me mande também por e-mail uma versão
  compilada do programa, dizendo para qual sistema operacional
  o programa foi compilado.

\item Relatório bem simples, de uma página aproximadamente, comentando
  o trabalho feito.
Como sugestão, você pode comentar sobre o desenvolvimento do trabalho
--- dificuldades encontradas, sugestão para melhorar o projeto da próxima
vez --- e sobre o conteúdo --- algum chute que pode ser dado sobre o
parentesco (ou de falta de) das espécies correspondentes aos genes
baseado nas pontuações obtidas dos alinhamentos.
Note que dá para ter alguma idéia do parentesco olhando em 
\texttt{ORGANISM} na página correspondente ao gene.
Neste relatório, comente também se o seu programa está obtendo as
similaridades mostradas na tabela da página \\
\htmladdnormallink{\texttt{http://www.ime.usp.br/\~{}jose/biocomp/listas/tabela.html}}
{http://www.ime.usp.br/~jose/biocomp/listas/tabela.html}, usando o
critério de pontuação mencionado na Seçao~\ref{algoritmo}.
\end{itemize}

\end{document} 
