MW 11:00-12:15 in Beckman B302 Prof: Gill Bejerano TAs: Jim Notwell & Harendra Guturu

1. CS173 MW  11:00-12:15 in Beckman B302 Prof: Gill Bejerano TAs: Jim Notwell & Harendra Guturu http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

2. Welcome back! http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

3. What will we study? The most amazing “tape” in existence, your genome. http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

4. TTATATTGAATTTTCAAAAATTCTTACTTTTTTTTTGGATGGACGCAAAGAAGTTTAATAATCATATTACATGGCATTACCACCATATACATATCCATATCTAATCTTACTTATATGTTGTGGAAATGTAAAGAGCCCCATTATCTTAGCCTAAAAAAACCTTCTCTTTGGAACTTTCAGTAATACGCTTAACTGCTCATTGCTATATTGAAGTACGGATTAGAAGCCGCCGAGCGGGCGACAGCCCTCCGACGGAAGACTCTCCTCCGTGCGTCCTCGTCTTCACCGGTCGCGTTCCTGAAACGCAGATGTGCCTCGCGCCGCACTGCTCCGAACAATAAAGATTCTACAATACTAGCTTTTATGGTTATGAAGAGGAAAAATTGGCAGTAACCTGGCCCCACAAACCTTCAAATTAACGAATCAAATTAACAACCATAGGATGATAATGCGATTAGTTTTTTAGCCTTATTTCTGGGGTAATTAATCAGCGAAGCGATGATTTTTGATCTATTAACAGATATATAAATGGAAAAGCTGCATAACCACTTTAACTAATACTTTCAACATTTTCAGTTTGTATTACTTCTTATTCAAATGTCATAAAAGTATCAACAAAAAATTGTTAATATACCTCTATACTTTAACGTCAAGGAGAAAAAACTATAATGACTAAATCTCATTCAGAAGAAGTGATTGTACCTGAGTTCAATTCTAGCGCAAAGGAATTACCAAGACCATTGGCCGAAAAGTGCCCGAGCATAATTAAGAAATTTATAAGCGCTTATGATGCTAAACCGGATTTTGTTGCTAGATCGCCTGGTAGAGTCAATCTAATTGGTGAACATATTGATTATTGTGACTTCTCGGTTTTACCTTTAGCTATTGATTTTGATATGCTTTGCGCCGTCAAAGTTTTGAACGATGAGATTTCAAGTCTTAAAGCTATATCAGAGGGCTAAGCATGTGTATTCTGAATCTTTAAGAGTCTTGAAGGCTGTGAAATTAATGACTACAGCGAGCTTTACTGCCGACGAAGACTTTTTCAAGCAATTTGGTGCCTTGATGAACGAGTCTCAAGCTTCTTGCGATAAACTTTACGAATGTTCTTGTCCAGAGATTGACAAAATTTGTTCCATTGCTTTGTCAAATGGATCATATGGTTCCCGTTTGACCGGAGCTGGCTGGGGTGGTTGTACTGTTCACTTGGTTCCAGGGGGCCCAAATGGCAACATAGAAAAGGTAAAAGAAGCCCTTGCCAATGAGTTCTACAAGGTCAAGTACCCTAAGATCACTGATGCTGAGCTAGAAAATGCTATCATCGTCTCTAAACCAGCATTGGGCAGCTGTCTATATGAATTAGTCAAGTATACTTCTTTTTTTTACTTTGTTCAGAACAACTTCTCATTTTTTTCTACTCATAACTTTAGCATCACAAAATACGCAATAATAACGAGTAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAG...TTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAGTCATTTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTTTCCTACGCATAATAAGAATAGGAGGGAATATCAAGCCAGACAATCTATCATTACATTTAAGCGGCTCTTCAAAAAGATTGAACTCTCGCCAACTTATGGAATCTTCCAATGAGACCTTTGCGCCAAATAATGTGGATTTGGAAAAAGAGTATAAGTCATCTCAGAGTAATATAACTACCGAAGTTTATGAGGCATCGAGCTTTGAAGAAAAAGTAAGCTCAGAAAAACCTCAATACAGCTCATTCTGGAAGAAAATCTATTATGAATATGTGGTCGTTGACAAATCAATCTTGGGTGTTTCTATTCTGGATTCATTTATGTACAACCAGGACTTGAAGCCCGTCGAAAAAGAAAGGCGGGTTTGGTCCTGGTACAATTATTGTTACTTCTGGCTTGCTGAATGTTTCAATATCAACACTTGGCAAATTGCAGCTACAGGTCTACAACTGGGTCTAAATTGGTGGCAGTGTTGGATAACAATTTGGATTGGGTACGGTTTCGTTGGTGCTTTTGTTGTTTTGGCCTCTAGAGTTGGATCTGCTTATCATTTGTCATTCCCTATATCATCTAGAGCATCATTCGGTATTTTCTTCTCTTTATGGCCCGTTATTAACAGAGTCGTCATGGCCATCGTTTGGTATAGTGTCCAAGCTTATATTGCGGCAACTCCCGTATCATTAATGCTGAAATCTATCTTTGGAAAAGATTTACAATGATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAGTCATTTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATTTATATTGAATTTTCAAAAATTCTTACTTTTTTTTTGGATGGACGCAAAGAAGTTTAATAATCATATTACATGGCATTACCACCATATACATATCCATATCTAATCTTACTTATATGTTGTGGAAATGTAAAGAGCCCCATTATCTTAGCCTAAAAAAACCTTCTCTTTGGAACTTTCAGTAATACGCTTAACTGCTCATTGCTATATTGAAGTACGGATTAGAAGCCGCCGAGCGGGCGACAGCCCTCCGACGGAAGACTCTCCTCCGTGCGTCCTCGTCTTCACCGGTCGCGTTCCTGAAACGCAGATGTGCCTCGCGCCGCACTGCTCCGAACAATAAAGATTCTACAATACTAGCTTTTATGGTTATGAAGAGGAAAAATTGGCAGTAACCTGGCCCCACAAACCTTCAAATTAACGAATCAAATTAACAACCATAGGATGATAATGCGATTAGTTTTTTAGCCTTATTTCTGGGGTAATTAATCAGCGAAGCGATGATTTTTGATCTATTAACAGATATATAAATGGAAAAGCTGCATAACCACTTTAACTAATACTTTCAACATTTTCAGTTTGTATTACTTCTTATTCAAATGTCATAAAAGTATCAACAAAAAATTGTTAATATACCTCTATACTTTAACGTCAAGGAGAAAAAACTATAATGACTAAATCTCATTCAGAAGAAGTGATTGTACCTGAGTTCAATTCTAGCGCAAAGGAATTACCAAGACCATTGGCCGAAAAGTGCCCGAGCATAATTAAGAAATTTATAAGCGCTTATGATGCTAAACCGGATTTTGTTGCTAGATCGCCTGGTAGAGTCAATCTAATTGGTGAACATATTGATTATTGTGACTTCTCGGTTTTACCTTTAGCTATTGATTTTGATATGCTTTGCGCCGTCAAAGTTTTGAACGATGAGATTTCAAGTCTTAAAGCTATATCAGAGGGCTAAGCATGTGTATTCTGAATCTTTAAGAGTCTTGAAGGCTGTGAAATTAATGACTACAGCGAGCTTTACTGCCGACGAAGACTTTTTCAAGCAATTTGGTGCCTTGATGAACGAGTCTCAAGCTTCTTGCGATAAACTTTACGAATGTTCTTGTCCAGAGATTGACAAAATTTGTTCCATTGCTTTGTCAAATGGATCATATGGTTCCCGTTTGACCGGAGCTGGCTGGGGTGGTTGTACTGTTCACTTGGTTCCAGGGGGCCCAAATGGCAACATAGAAAAGGTAAAAGAAGCCCTTGCCAATGAGTTCTACAAGGTCAAGTACCCTAAGATCACTGATGCTGAGCTAGAAAATGCTATCATCGTCTCTAAACCAGCATTGGGCAGCTGTCT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http://cs273a.stanford.edu [Bejerano Fall11/12]

5. Why Genomics? • This century is owned by Genomics. • Growing impact on everybody’s life. • Rewriting the book on our understanding of life. • Genomics is an information/computational science. • “There is gold in them thar hills” • That gold can be yours. http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

6. Why Genomics? • “There is gold in them thar hills” • That gold can be yours. • Make tantalizing discoveries with CS107 proficiency. • Knowing more CS does make you more dangerous. http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

7. Genomics is different • Theoretical CS studies the hardness of questions. • A question is as hard as its easiest solution.A lot of focus on how to answer. • Order of importance in genomics: • What to ask? • Why ask it? • How to answer? • What does my answer mean? • Genomics is drowning in data. • Much to discover. Some fascinating, lots quite boring. • Focus on what & why to ask, and can we answer? http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

8. Why Genomics? • “There is gold in them thar hills” • That gold can be yours. • Make tantalizing discoveries with CS107 proficiency. • Knowing more CS does make you more dangerous. • Reject the “us” (CS) and “them” (BIO) dichotomy. • Read what you need. • Develop your own taste for questions and answers. http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

9. Field Goals http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

10. Class Goals • Meet your genome (learn to surf, learn the surf) • Understand genomic tools (theory, applications) • DIY (pose questions, use tools, write code, get answers) http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

11. Materials How many people need the BIO primer? We’ll have three primers on: Biology; Text Processing; and the UCSC Genome Browser. Programming background recommended (CS107 level) Homework (schedule on website): Two individual homework assignments, plus a group project. Instead of an exam we’ll have a project milestone and a final poster session. Attendance is mandatory (for grade). You may skip 2 lectures without affecting your grade. Get on the mailing list! Reading Material: mostly journal papers http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

12. Topics (0) Genome context:cells, DNA, central dogma (1) Genome content / genome function:coding and non-coding genes, gene regulation, repeats, epigenetics, signaling (2) Genome sequencing: technologies, assembly/analysis, technology dependence (3) Genome evolution: evolution = mutation + selection, modes of evolution, comparative genomics, ultraconservation, exaptation (4) Genomics & disease:disease susceptibility, cancer genomics, treatment response, personal genomics, gene therapy (5) Genome and “genome output” (organism) evolutionEvodevo, the great divide, bridges across the great divide http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

13. Important in Genomics • Understand deep dependence on technology. • The only truth in genomics is… • Technology dictates what can be asked. • Technology dictates how it can be answered. • Recent data deluge – the beauty, and the risks. • Hypothesize, code, analyze, repeat until you find gold, or your sieve is empty. • Analyze ensembles, learn from outliers. • When you make an exciting discovery, first try hard to refute it. • If it’s too good to be true, it is most likely not true. • Seek the exciting invisible but plausible. http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

14. Further Reading • These principles and tips will be revisited at course’s end. • At which point we will ask ourselves: • Are we any wiser? • Check out the Bejerano lab “resources” page: • Popular science books • Core Stanford classes • Core technical books/skills • What if I get hooked? • Classes, rotations, CURIS, honors theses, etc. http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

15. TTATATTGAATTTTCAAAAATTCTTACTTTTTTTTTGGATGGACGCAAAGAAGTTTAATAATCATATTACATGGCATTACCACCATATACATATCCATATCTAATCTTACTTATATGTTGTGGAAATGTAAAGAGCCCCATTATCTTAGCCTAAAAAAACCTTCTCTTTGGAACTTTCAGTAATACGCTTAACTGCTCATTGCTATATTGAAGTACGGATTAGAAGCCGCCGAGCGGGCGACAGCCCTCCGACGGAAGACTCTCCTCCGTGCGTCCTCGTCTTCACCGGTCGCGTTCCTGAAACGCAGATGTGCCTCGCGCCGCACTGCTCCGAACAATAAAGATTCTACAATACTAGCTTTTATGGTTATGAAGAGGAAAAATTGGCAGTAACCTGGCCCCACAAACCTTCAAATTAACGAATCAAATTAACAACCATAGGATGATAATGCGATTAGTTTTTTAGCCTTATTTCTGGGGTAATTAATCAGCGAAGCGATGATTTTTGATCTATTAACAGATATATAAATGGAAAAGCTGCATAACCACTTTAACTAATACTTTCAACATTTTCAGTTTGTATTACTTCTTATTCAAATGTCATAAAAGTATCAACAAAAAATTGTTAATATACCTCTATACTTTAACGTCAAGGAGAAAAAACTATAATGACTAAATCTCATTCAGAAGAAGTGATTGTACCTGAGTTCAATTCTAGCGCAAAGGAATTACCAAGACCATTGGCCGAAAAGTGCCCGAGCATAATTAAGAAATTTATAAGCGCTTATGATGCTAAACCGGATTTTGTTGCTAGATCGCCTGGTAGAGTCAATCTAATTGGTGAACATATTGATTATTGTGACTTCTCGGTTTTACCTTTAGCTATTGATTTTGATATGCTTTGCGCCGTCAAAGTTTTGAACGATGAGATTTCAAGTCTTAAAGCTATATCAGAGGGCTAAGCATGTGTATTCTGAATCTTTAAGAGTCTTGAAGGCTGTGAAATTAATGACTACAGCGAGCTTTACTGCCGACGAAGACTTTTTCAAGCAATTTGGTGCCTTGATGAACGAGTCTCAAGCTTCTTGCGATAAACTTTACGAATGTTCTTGTCCAGAGATTGACAAAATTTGTTCCATTGCTTTGTCAAATGGATCATATGGTTCCCGTTTGACCGGAGCTGGCTGGGGTGGTTGTACTGTTCACTTGGTTCCAGGGGGCCCAAATGGCAACATAGAAAAGGTAAAAGAAGCCCTTGCCAATGAGTTCTACAAGGTCAAGTACCCTAAGATCACTGATGCTGAGCTAGAAAATGCTATCATCGTCTCTAAACCAGCATTGGGCAGCTGTCTATATGAATTAGTCAAGTATACTTCTTTTTTTTACTTTGTTCAGAACAACTTCTCATTTTTTTCTACTCATAACTTTAGCATCACAAAATACGCAATAATAACGAGTAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAG...TTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAGTCATTTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTTTCCTACGCATAATAAGAATAGGAGGGAATATCAAGCCAGACAATCTATCATTACATTTAAGCGGCTCTTCAAAAAGATTGAACTCTCGCCAACTTATGGAATCTTCCAATGAGACCTTTGCGCCAAATAATGTGGATTTGGAAAAAGAGTATAAGTCATCTCAGAGTAATATAACTACCGAAGTTTATGAGGCATCGAGCTTTGAAGAAAAAGTAAGCTCAGAAAAACCTCAATACAGCTCATTCTGGAAGAAAATCTATTATGAATATGTGGTCGTTGACAAATCAATCTTGGGTGTTTCTATTCTGGATTCATTTATGTACAACCAGGACTTGAAGCCCGTCGAAAAAGAAAGGCGGGTTTGGTCCTGGTACAATTATTGTTACTTCTGGCTTGCTGAATGTTTCAATATCAACACTTGGCAAATTGCAGCTACAGGTCTACAACTGGGTCTAAATTGGTGGCAGTGTTGGATAACAATTTGGATTGGGTACGGTTTCGTTGGTGCTTTTGTTGTTTTGGCCTCTAGAGTTGGATCTGCTTATCATTTGTCATTCCCTATATCATCTAGAGCATCATTCGGTATTTTCTTCTCTTTATGGCCCGTTATTAACAGAGTCGTCATGGCCATCGTTTGGTATAGTGTCCAAGCTTATATTGCGGCAACTCCCGTATCATTAATGCTGAAATCTATCTTTGGAAAAGATTTACAATGATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAGTCATTTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATTTATATTGAATTTTCAAAAATTCTTACTTTTTTTTTGGATGGACGCAAAGAAGTTTAATAATCATATTACATGGCATTACCACCATATACATATCCATATCTAATCTTACTTATATGTTGTGGAAATGTAAAGAGCCCCATTATCTTAGCCTAAAAAAACCTTCTCTTTGGAACTTTCAGTAATACGCTTAACTGCTCATTGCTATATTGAAGTACGGATTAGAAGCCGCCGAGCGGGCGACAGCCCTCCGACGGAAGACTCTCCTCCGTGCGTCCTCGTCTTCACCGGTCGCGTTCCTGAAACGCAGATGTGCCTCGCGCCGCACTGCTCCGAACAATAAAGATTCTACAATACTAGCTTTTATGGTTATGAAGAGGAAAAATTGGCAGTAACCTGGCCCCACAAACCTTCAAATTAACGAATCAAATTAACAACCATAGGATGATAATGCGATTAGTTTTTTAGCCTTATTTCTGGGGTAATTAATCAGCGAAGCGATGATTTTTGATCTATTAACAGATATATAAATGGAAAAGCTGCATAACCACTTTAACTAATACTTTCAACATTTTCAGTTTGTATTACTTCTTATTCAAATGTCATAAAAGTATCAACAAAAAATTGTTAATATACCTCTATACTTTAACGTCAAGGAGAAAAAACTATAATGACTAAATCTCATTCAGAAGAAGTGATTGTACCTGAGTTCAATTCTAGCGCAAAGGAATTACCAAGACCATTGGCCGAAAAGTGCCCGAGCATAATTAAGAAATTTATAAGCGCTTATGATGCTAAACCGGATTTTGTTGCTAGATCGCCTGGTAGAGTCAATCTAATTGGTGAACATATTGATTATTGTGACTTCTCGGTTTTACCTTTAGCTATTGATTTTGATATGCTTTGCGCCGTCAAAGTTTTGAACGATGAGATTTCAAGTCTTAAAGCTATATCAGAGGGCTAAGCATGTGTATTCTGAATCTTTAAGAGTCTTGAAGGCTGTGAAATTAATGACTACAGCGAGCTTTACTGCCGACGAAGACTTTTTCAAGCAATTTGGTGCCTTGATGAACGAGTCTCAAGCTTCTTGCGATAAACTTTACGAATGTTCTTGTCCAGAGATTGACAAAATTTGTTCCATTGCTTTGTCAAATGGATCATATGGTTCCCGTTTGACCGGAGCTGGCTGGGGTGGTTGTACTGTTCACTTGGTTCCAGGGGGCCCAAATGGCAACATAGAAAAGGTAAAAGAAGCCCTTGCCAATGAGTTCTACAAGGTCAAGTACCCTAAGATCACTGATGCTGAGCTAGAAAATGCTATCATCGTCTCTAAACCAGCATTGGGCAGCTGTCT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Genome Context http://cs273a.stanford.edu [Bejerano Fall11/12]

16. Organism – Cell - Genome 1013 different cells in an adult human. The cell is the basic unit of life. DNA = linear molecule inside the cell that carries instructions needed throughout the cell’s life ~ long string(s) over a small alphabet Alphabet of four (nucleotides/bases) {A,C,G,T} Strings of length 104-1011 “instruction” Genome: ...ACGTACGACTGACTAGCATCGACTACGACTAGCAC... http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

17. One Cell, One Genome, One Replication • Every cell holds a copy of all its DNA = its genome. • The human body is made of ~1013 cells. • All originate from a single cell through repeated cell divisions. egg DNA strings = Chromosomes egg cell cell division genome = all DNA chicken egg chicken ≈ 1013 copies(DNA) of egg (DNA) http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

18. TTATATTGAATTTTCAAAAATTCTTACTTTTTTTTTGGATGGACGCAAAGAAGTTTAATAATCATATTACATGGCATTACCACCATATACATATCCATATCTAATCTTACTTATATGTTGTGGAAATGTAAAGAGCCCCATTATCTTAGCCTAAAAAAACCTTCTCTTTGGAACTTTCAGTAATACGCTTAACTGCTCATTGCTATATTGAAGTACGGATTAGAAGCCGCCGAGCGGGCGACAGCCCTCCGACGGAAGACTCTCCTCCGTGCGTCCTCGTCTTCACCGGTCGCGTTCCTGAAACGCAGATGTGCCTCGCGCCGCACTGCTCCGAACAATAAAGATTCTACAATACTAGCTTTTATGGTTATGAAGAGGAAAAATTGGCAGTAACCTGGCCCCACAAACCTTCAAATTAACGAATCAAATTAACAACCATAGGATGATAATGCGATTAGTTTTTTAGCCTTATTTCTGGGGTAATTAATCAGCGAAGCGATGATTTTTGATCTATTAACAGATATATAAATGGAAAAGCTGCATAACCACTTTAACTAATACTTTCAACATTTTCAGTTTGTATTACTTCTTATTCAAATGTCATAAAAGTATCAACAAAAAATTGTTAATATACCTCTATACTTTAACGTCAAGGAGAAAAAACTATAATGACTAAATCTCATTCAGAAGAAGTGATTGTACCTGAGTTCAATTCTAGCGCAAAGGAATTACCAAGACCATTGGCCGAAAAGTGCCCGAGCATAATTAAGAAATTTATAAGCGCTTATGATGCTAAACCGGATTTTGTTGCTAGATCGCCTGGTAGAGTCAATCTAATTGGTGAACATATTGATTATTGTGACTTCTCGGTTTTACCTTTAGCTATTGATTTTGATATGCTTTGCGCCGTCAAAGTTTTGAACGATGAGATTTCAAGTCTTAAAGCTATATCAGAGGGCTAAGCATGTGTATTCTGAATCTTTAAGAGTCTTGAAGGCTGTGAAATTAATGACTACAGCGAGCTTTACTGCCGACGAAGACTTTTTCAAGCAATTTGGTGCCTTGATGAACGAGTCTCAAGCTTCTTGCGATAAACTTTACGAATGTTCTTGTCCAGAGATTGACAAAATTTGTTCCATTGCTTTGTCAAATGGATCATATGGTTCCCGTTTGACCGGAGCTGGCTGGGGTGGTTGTACTGTTCACTTGGTTCCAGGGGGCCCAAATGGCAACATAGAAAAGGTAAAAGAAGCCCTTGCCAATGAGTTCTACAAGGTCAAGTACCCTAAGATCACTGATGCTGAGCTAGAAAATGCTATCATCGTCTCTAAACCAGCATTGGGCAGCTGTCTATATGAATTAGTCAAGTATACTTCTTTTTTTTACTTTGTTCAGAACAACTTCTCATTTTTTTCTACTCATAACTTTAGCATCACAAAATACGCAATAATAACGAGTAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAG...TTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAGTCATTTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTTTCCTACGCATAATAAGAATAGGAGGGAATATCAAGCCAGACAATCTATCATTACATTTAAGCGGCTCTTCAAAAAGATTGAACTCTCGCCAACTTATGGAATCTTCCAATGAGACCTTTGCGCCAAATAATGTGGATTTGGAAAAAGAGTATAAGTCATCTCAGAGTAATATAACTACCGAAGTTTATGAGGCATCGAGCTTTGAAGAAAAAGTAAGCTCAGAAAAACCTCAATACAGCTCATTCTGGAAGAAAATCTATTATGAATATGTGGTCGTTGACAAATCAATCTTGGGTGTTTCTATTCTGGATTCATTTATGTACAACCAGGACTTGAAGCCCGTCGAAAAAGAAAGGCGGGTTTGGTCCTGGTACAATTATTGTTACTTCTGGCTTGCTGAATGTTTCAATATCAACACTTGGCAAATTGCAGCTACAGGTCTACAACTGGGTCTAAATTGGTGGCAGTGTTGGATAACAATTTGGATTGGGTACGGTTTCGTTGGTGCTTTTGTTGTTTTGGCCTCTAGAGTTGGATCTGCTTATCATTTGTCATTCCCTATATCATCTAGAGCATCATTCGGTATTTTCTTCTCTTTATGGCCCGTTATTAACAGAGTCGTCATGGCCATCGTTTGGTATAGTGTCCAAGCTTATATTGCGGCAACTCCCGTATCATTAATGCTGAAATCTATCTTTGGAAAAGATTTACAATGATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAGTCATTTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATTTATATTGAATTTTCAAAAATTCTTACTTTTTTTTTGGATGGACGCAAAGAAGTTTAATAATCATATTACATGGCATTACCACCATATACATATCCATATCTAATCTTACTTATATGTTGTGGAAATGTAAAGAGCCCCATTATCTTAGCCTAAAAAAACCTTCTCTTTGGAACTTTCAGTAATACGCTTAACTGCTCATTGCTATATTGAAGTACGGATTAGAAGCCGCCGAGCGGGCGACAGCCCTCCGACGGAAGACTCTCCTCCGTGCGTCCTCGTCTTCACCGGTCGCGTTCCTGAAACGCAGATGTGCCTCGCGCCGCACTGCTCCGAACAATAAAGATTCTACAATACTAGCTTTTATGGTTATGAAGAGGAAAAATTGGCAGTAACCTGGCCCCACAAACCTTCAAATTAACGAATCAAATTAACAACCATAGGATGATAATGCGATTAGTTTTTTAGCCTTATTTCTGGGGTAATTAATCAGCGAAGCGATGATTTTTGATCTATTAACAGATATATAAATGGAAAAGCTGCATAACCACTTTAACTAATACTTTCAACATTTTCAGTTTGTATTACTTCTTATTCAAATGTCATAAAAGTATCAACAAAAAATTGTTAATATACCTCTATACTTTAACGTCAAGGAGAAAAAACTATAATGACTAAATCTCATTCAGAAGAAGTGATTGTACCTGAGTTCAATTCTAGCGCAAAGGAATTACCAAGACCATTGGCCGAAAAGTGCCCGAGCATAATTAAGAAATTTATAAGCGCTTATGATGCTAAACCGGATTTTGTTGCTAGATCGCCTGGTAGAGTCAATCTAATTGGTGAACATATTGATTATTGTGACTTCTCGGTTTTACCTTTAGCTATTGATTTTGATATGCTTTGCGCCGTCAAAGTTTTGAACGATGAGATTTCAAGTCTTAAAGCTATATCAGAGGGCTAAGCATGTGTATTCTGAATCTTTAAGAGTCTTGAAGGCTGTGAAATTAATGACTACAGCGAGCTTTACTGCCGACGAAGACTTTTTCAAGCAATTTGGTGCCTTGATGAACGAGTCTCAAGCTTCTTGCGATAAACTTTACGAATGTTCTTGTCCAGAGATTGACAAAATTTGTTCCATTGCTTTGTCAAATGGATCATATGGTTCCCGTTTGACCGGAGCTGGCTGGGGTGGTTGTACTGTTCACTTGGTTCCAGGGGGCCCAAATGGCAACATAGAAAAGGTAAAAGAAGCCCTTGCCAATGAGTTCTACAAGGTCAAGTACCCTAAGATCACTGATGCTGAGCTAGAAAATGCTATCATCGTCTCTAAACCAGCATTGGGCAGCTGTCTATATGAATTAGTCAAGTATACTTCTTTTTTTTACTTTGTTCAGAACAACTTCTCATTTTTTTCTACTCATAACTTTAGCATCACAAAATACGCAATAATAACGAGTAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAG...TTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAGTCATTTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTTTCCTACGCATAATAAGAATAGGAGGGAATATCAAGCCAGACAATCTATCATTACATTTAAGCGGCTCTTCAAAAAGATTGAACTCTCGCCAACTTATGGAATCTTCCAATGAGACCTTTGCGCCAAATAATGTGGATTTGGAAAAAGAGTATAAGTCATCTCAGAGTAATATAACTACCGAAGTTTATGAGGCATCGAGCTTTGAAGAAAAAGTAAGCTCAGAAAAACCTCAATACAGCTCATTCTGGAAGAAAATCTATTATGAATATGTGGTCGTTGACAAATCAATCTTGGGTGTTTCTATTCTGGATTCATTTATGTACAACCAGGACTTGAAGCCCGTCGAAAAAGAAAGGCGGGTTTGGTCCTGGTACAATTATTGTTACTTCTGGCTTGCTGAATGTTTCAATATCAACACTTGGCAAATTGCAGCTACAGGTCTACAACTGGGTCTAAATTGGTGGCAGTGTTGGATAACAATTTGGATTGGGTACGGTTTCGTTGGTGCTTTTGTTGTTTTGGCCTCTAGAGTTGGATCTGCTTATCATTTGTCATTCCCTATATCATCTAGAGCATCATTCGGTATTTTCTTCTCTTTATGGCCCGTTATTAACAGAGTCGTCATGGCCATCGTTTGGTATAGTGTCCAAGCTTATATTGCGGCAACTCCCGTATCATTAATGCTGAAATCTATCTTTGGAAAAGATTTACAATGATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAGTCATTTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAAT Genome Content http://cs273a.stanford.edu [Bejerano Fall11/12]

19. Genomes, Genes & Proteins The most visible instructions in our genome are Genes. Genes explain exactly HOW to synthesize any protein. Proteins are the work horses of every living cell. gene Genome: ...ACGTACGACTGACTAGCATCGACTACGACTAGCAC... cell protein http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

20. Genes & Gene Regulation • Human genome encodes 20-25,000 genes (2% genome),>1,000,000 genomic switches that control genes (>10%). • Gene = genomic substring that encodes HOW to make a protein. • Genomic switch = genomic substring that encodes WHEN, WHERE & HOW MUCH of a protein to make. [0,1,1,1] B Gene H Gene Gene H N Gene N B [1,0,0,1] [1,1,0,0] http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

21. Epigenomics: transient writing “on” the genome http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

22. Repeats / obile Elements ("selfish/junk DNA") Human Genome: 3*109 letters 2% known function >50% junk http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

23. Genome: conceptual part list “instruction” Genome: ...ACGTACGACTGACTAGCATCGACTACGACTAGCAC... A copy (actually two) in every cell. Contains: Genes Gene regulation sequences Repetitive DNA Transient marks on genome packing material http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

24. TTATATTGAATTTTCAAAAATTCTTACTTTTTTTTTGGATGGACGCAAAGAAGTTTAATAATCATATTACATGGCATTACCACCATATACATATCCATATCTAATCTTACTTATATGTTGTGGAAATGTAAAGAGCCCCATTATCTTAGCCTAAAAAAACCTTCTCTTTGGAACTTTCAGTAATACGCTTAACTGCTCATTGCTATATTGAAGTACGGATTAGAAGCCGCCGAGCGGGCGACAGCCCTCCGACGGAAGACTCTCCTCCGTGCGTCCTCGTCTTCACCGGTCGCGTTCCTGAAACGCAGATGTGCCTCGCGCCGCACTGCTCCGAACAATAAAGATTCTACAATACTAGCTTTTATGGTTATGAAGAGGAAAAATTGGCAGTAACCTGGCCCCACAAACCTTCAAATTAACGAATCAAATTAACAACCATAGGATGATAATGCGATTAGTTTTTTAGCCTTATTTCTGGGGTAATTAATCAGCGAAGCGATGATTTTTGATCTATTAACAGATATATAAATGGAAAAGCTGCATAACCACTTTAACTAATACTTTCAACATTTTCAGTTTGTATTACTTCTTATTCAAATGTCATAAAAGTATCAACAAAAAATTGTTAATATACCTCTATACTTTAACGTCAAGGAGAAAAAACTATAATGACTAAATCTCATTCAGAAGAAGTGATTGTACCTGAGTTCAATTCTAGCGCAAAGGAATTACCAAGACCATTGGCCGAAAAGTGCCCGAGCATAATTAAGAAATTTATAAGCGCTTATGATGCTAAACCGGATTTTGTTGCTAGATCGCCTGGTAGAGTCAATCTAATTGGTGAACATATTGATTATTGTGACTTCTCGGTTTTACCTTTAGCTATTGATTTTGATATGCTTTGCGCCGTCAAAGTTTTGAACGATGAGATTTCAAGTCTTAAAGCTATATCAGAGGGCTAAGCATGTGTATTCTGAATCTTTAAGAGTCTTGAAGGCTGTGAAATTAATGACTACAGCGAGCTTTACTGCCGACGAAGACTTTTTCAAGCAATTTGGTGCCTTGATGAACGAGTCTCAAGCTTCTTGCGATAAACTTTACGAATGTTCTTGTCCAGAGATTGACAAAATTTGTTCCATTGCTTTGTCAAATGGATCATATGGTTCCCGTTTGACCGGAGCTGGCTGGGGTGGTTGTACTGTTCACTTGGTTCCAGGGGGCCCAAATGGCAACATAGAAAAGGTAAAAGAAGCCCTTGCCAATGAGTTCTACAAGGTCAAGTACCCTAAGATCACTGATGCTGAGCTAGAAAATGCTATCATCGTCTCTAAACCAGCATTGGGCAGCTGTCTATATGAATTAGTCAAGTATACTTCTTTTTTTTACTTTGTTCAGAACAACTTCTCATTTTTTTCTACTCATAACTTTAGCATCACAAAATACGCAATAATAACGAGTAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAG...TTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAGTCATTTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTTTCCTACGCATAATAAGAATAGGAGGGAATATCAAGCCAGACAATCTATCATTACATTTAAGCGGCTCTTCAAAAAGATTGAACTCTCGCCAACTTATGGAATCTTCCAATGAGACCTTTGCGCCAAATAATGTGGATTTGGAAAAAGAGTATAAGTCATCTCAGAGTAATATAACTACCGAAGTTTATGAGGCATCGAGCTTTGAAGAAAAAGTAAGCTCAGAAAAACCTCAATACAGCTCATTCTGGAAGAAAATCTATTATGAATATGTGGTCGTTGACAAATCAATCTTGGGTGTTTCTATTCTGGATTCATTTATGTACAACCAGGACTTGAAGCCCGTCGAAAAAGAAAGGCGGGTTTGGTCCTGGTACAATTATTGTTACTTCTGGCTTGCTGAATGTTTCAATATCAACACTTGGCAAATTGCAGCTACAGGTCTACAACTGGGTCTAAATTGGTGGCAGTGTTGGATAACAATTTGGATTGGGTACGGTTTCGTTGGTGCTTTTGTTGTTTTGGCCTCTAGAGTTGGATCTGCTTATCATTTGTCATTCCCTATATCATCTAGAGCATCATTCGGTATTTTCTTCTCTTTATGGCCCGTTATTAACAGAGTCGTCATGGCCATCGTTTGGTATAGTGTCCAAGCTTATATTGCGGCAACTCCCGTATCATTAATGCTGAAATCTATCTTTGGAAAAGATTTACAATGATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAGTCATTTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATTTATATTGAATTTTCAAAAATTCTTACTTTTTTTTTGGATGGACGCAAAGAAGTTTAATAATCATATTACATGGCATTACCACCATATACATATCCATATCTAATCTTACTTATATGTTGTGGAAATGTAAAGAGCCCCATTATCTTAGCCTAAAAAAACCTTCTCTTTGGAACTTTCAGTAATACGCTTAACTGCTCATTGCTATATTGAAGTACGGATTAGAAGCCGCCGAGCGGGCGACAGCCCTCCGACGGAAGACTCTCCTCCGTGCGTCCTCGTCTTCACCGGTCGCGTTCCTGAAACGCAGATGTGCCTCGCGCCGCACTGCTCCGAACAATAAAGATTCTACAATACTAGCTTTTATGGTTATGAAGAGGAAAAATTGGCAGTAACCTGGCCCCACAAACCTTCAAATTAACGAATCAAATTAACAACCATAGGATGATAATGCGATTAGTTTTTTAGCCTTATTTCTGGGGTAATTAATCAGCGAAGCGATGATTTTTGATCTATTAACAGATATATAAATGGAAAAGCTGCATAACCACTTTAACTAATACTTTCAACATTTTCAGTTTGTATTACTTCTTATTCAAATGTCATAAAAGTATCAACAAAAAATTGTTAATATACCTCTATACTTTAACGTCAAGGAGAAAAAACTATAATGACTAAATCTCATTCAGAAGAAGTGATTGTACCTGAGTTCAATTCTAGCGCAAAGGAATTACCAAGACCATTGGCCGAAAAGTGCCCGAGCATAATTAAGAAATTTATAAGCGCTTATGATGCTAAACCGGATTTTGTTGCTAGATCGCCTGGTAGAGTCAATCTAATTGGTGAACATATTGATTATTGTGACTTCTCGGTTTTACCTTTAGCTATTGATTTTGATATGCTTTGCGCCGTCAAAGTTTTGAACGATGAGATTTCAAGTCTTAAAGCTATATCAGAGGGCTAAGCATGTGTATTCTGAATCTTTAAGAGTCTTGAAGGCTGTGAAATTAATGACTACAGCGAGCTTTACTGCCGACGAAGACTTTTTCAAGCAATTTGGTGCCTTGATGAACGAGTCTCAAGCTTCTTGCGATAAACTTTACGAATGTTCTTGTCCAGAGATTGACAAAATTTGTTCCATTGCTTTGTCAAATGGATCATATGGTTCCCGTTTGACCGGAGCTGGCTGGGGTGGTTGTACTGTTCACTTGGTTCCAGGGGGCCCAAATGGCAACATAGAAAAGGTAAAAGAAGCCCTTGCCAATGAGTTCTACAAGGTCAAGTACCCTAAGATCACTGATGCTGAGCTAGAAAATGCTATCATCGTCTCTAAACCAGCATTGGGCAGCTGTCTATATGAATTAGTCAAGTATACTTCTTTTTTTTACTTTGTTCAGAACAACTTCTCATTTTTTTCTACTCATAACTTTAGCATCACAAAATACGCAATAATAACGAGTAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAG...TTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAGTCATTTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTTTCCTACGCATAATAAGAATAGGAGGGAATATCAAGCCAGACAATCTATCATTACATTTAAGCGGCTCTTCAAAAAGATTGAACTCTCGCCAACTTATGGAATCTTCCAATGAGACCTTTGCGCCAAATAATGTGGATTTGGAAAAAGAGTATAAGTCATCTCAGAGTAATATAACTACCGAAGTTTATGAGGCATCGAGCTTTGAAGAAAAAGTAAGCTCAGAAAAACCTCAATACAGCTCATTCTGGAAGAAAATCTATTATGAATATGTGGTCGTTGACAAATCAATCTTGGGTGTTTCTATTCTGGATTCATTTATGTACAACCAGGACTTGAAGCCCGTCGAAAAAGAAAGGCGGGTTTGGTCCTGGTACAATTATTGTTACTTCTGGCTTGCTGAATGTTTCAATATCAACACTTGGCAAATTGCAGCTACAGGTCTACAACTGGGTCTAAATTGGTGGCAGTGTTGGATAACAATTTGGATTGGGTACGGTTTCGTTGGTGCTTTTGTTGTTTTGGCCTCTAGAGTTGGATCTGCTTATCATTTGTCATTCCCTATATCATCTAGAGCATCATTCGGTATTTTCTTCTCTTTATGGCCCGTTATTAACAGAGTCGTCATGGCCATCGTTTGGTATAGTGTCCAAGCTTATATTGCGGCAACTCCCGTATCATTAATGCTGAAATCTATCTTTGGAAAAGATTTACAATGATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAGTCATTTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAAT Genome Sequencing http://cs273a.stanford.edu [Bejerano Fall11/12]

25. DNA sequencing Genomes are awesome. Let’s get’em. …ACGTGACTGAGGACCGTG CGACTGAGACTGACTGGGT CTAGCTAGACTACGTTTTA TATATATATACGTCGTCGT ACTGATGACTAGATTACAG ACTGATTTAGATACCTGAC TGATTTTAAAAAAATATT… http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

26. Genomic Drama HGC Celera 2001 Getting the “blueprint of life” http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

27. DNA sequencing costs 1st gen 2nd gen 3rd gen http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

28. 1st Genome Assembly Some Terminology read a 500-900 long word that comes out of sequencer mate pair a pair of reads from two ends of the same insert fragment contig a contiguous sequence formed by several overlapping reads with no gaps supercontig an ordered and oriented set (scaffold) of contigs, usually by mate pairs consensus sequence derived from the sequene multiple alignment of reads in a contig 1. Find overlapping reads 2. Merge some “good” pairs of reads into longer contigs 3. Link contigs to form supercontigs 4. Derive consensus sequence ..ACGATTACAATAGGTT.. http://cs273a.stanford.edu [Bejerano Fall09/10]

29. 2nd Gen: Next Generation (re)Sequencing Output = massive amounts of short, lower quality reads. New Technologies + New Algorithms = New Opportunities http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

30. 3rd Gen: cost effective, long reads Just one example: Output: very long reads of 10,000-100,000 basepairs each. Sequence “anything” you like. In a lab. Trivial assembly. http://www.mcb.harvard.edu/branton/index.htm http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

31. Genomes, sequences everywhere 100 million species 7 billion individuals or sequence just an active portion 1013 cells in a human http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

32. TTATATTGAATTTTCAAAAATTCTTACTTTTTTTTTGGATGGACGCAAAGAAGTTTAATAATCATATTACATGGCATTACCACCATATACATATCCATATCTAATCTTACTTATATGTTGTGGAAATGTAAAGAGCCCCATTATCTTAGCCTAAAAAAACCTTCTCTTTGGAACTTTCAGTAATACGCTTAACTGCTCATTGCTATATTGAAGTACGGATTAGAAGCCGCCGAGCGGGCGACAGCCCTCCGACGGAAGACTCTCCTCCGTGCGTCCTCGTCTTCACCGGTCGCGTTCCTGAAACGCAGATGTGCCTCGCGCCGCACTGCTCCGAACAATAAAGATTCTACAATACTAGCTTTTATGGTTATGAAGAGGAAAAATTGGCAGTAACCTGGCCCCACAAACCTTCAAATTAACGAATCAAATTAACAACCATAGGATGATAATGCGATTAGTTTTTTAGCCTTATTTCTGGGGTAATTAATCAGCGAAGCGATGATTTTTGATCTATTAACAGATATATAAATGGAAAAGCTGCATAACCACTTTAACTAATACTTTCAACATTTTCAGTTTGTATTACTTCTTATTCAAATGTCATAAAAGTATCAACAAAAAATTGTTAATATACCTCTATACTTTAACGTCAAGGAGAAAAAACTATAATGACTAAATCTCATTCAGAAGAAGTGATTGTACCTGAGTTCAATTCTAGCGCAAAGGAATTACCAAGACCATTGGCCGAAAAGTGCCCGAGCATAATTAAGAAATTTATAAGCGCTTATGATGCTAAACCGGATTTTGTTGCTAGATCGCCTGGTAGAGTCAATCTAATTGGTGAACATATTGATTATTGTGACTTCTCGGTTTTACCTTTAGCTATTGATTTTGATATGCTTTGCGCCGTCAAAGTTTTGAACGATGAGATTTCAAGTCTTAAAGCTATATCAGAGGGCTAAGCATGTGTATTCTGAATCTTTAAGAGTCTTGAAGGCTGTGAAATTAATGACTACAGCGAGCTTTACTGCCGACGAAGACTTTTTCAAGCAATTTGGTGCCTTGATGAACGAGTCTCAAGCTTCTTGCGATAAACTTTACGAATGTTCTTGTCCAGAGATTGACAAAATTTGTTCCATTGCTTTGTCAAATGGATCATATGGTTCCCGTTTGACCGGAGCTGGCTGGGGTGGTTGTACTGTTCACTTGGTTCCAGGGGGCCCAAATGGCAACATAGAAAAGGTAAAAGAAGCCCTTGCCAATGAGTTCTACAAGGTCAAGTACCCTAAGATCACTGATGCTGAGCTAGAAAATGCTATCATCGTCTCTAAACCAGCATTGGGCAGCTGTCTATATGAATTAGTCAAGTATACTTCTTTTTTTTACTTTGTTCAGAACAACTTCTCATTTTTTTCTACTCATAACTTTAGCATCACAAAATACGCAATAATAACGAGTAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAG...TTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAGTCATTTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTTTCCTACGCATAATAAGAATAGGAGGGAATATCAAGCCAGACAATCTATCATTACATTTAAGCGGCTCTTCAAAAAGATTGAACTCTCGCCAACTTATGGAATCTTCCAATGAGACCTTTGCGCCAAATAATGTGGATTTGGAAAAAGAGTATAAGTCATCTCAGAGTAATATAACTACCGAAGTTTATGAGGCATCGAGCTTTGAAGAAAAAGTAAGCTCAGAAAAACCTCAATACAGCTCATTCTGGAAGAAAATCTATTATGAATATGTGGTCGTTGACAAATCAATCTTGGGTGTTTCTATTCTGGATTCATTTATGTACAACCAGGACTTGAAGCCCGTCGAAAAAGAAAGGCGGGTTTGGTCCTGGTACAATTATTGTTACTTCTGGCTTGCTGAATGTTTCAATATCAACACTTGGCAAATTGCAGCTACAGGTCTACAACTGGGTCTAAATTGGTGGCAGTGTTGGATAACAATTTGGATTGGGTACGGTTTCGTTGGTGCTTTTGTTGTTTTGGCCTCTAGAGTTGGATCTGCTTATCATTTGTCATTCCCTATATCATCTAGAGCATCATTCGGTATTTTCTTCTCTTTATGGCCCGTTATTAACAGAGTCGTCATGGCCATCGTTTGGTATAGTGTCCAAGCTTATATTGCGGCAACTCCCGTATCATTAATGCTGAAATCTATCTTTGGAAAAGATTTACAATGATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAGTCATTTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATTTATATTGAATTTTCAAAAATTCTTACTTTTTTTTTGGATGGACGCAAAGAAGTTTAATAATCATATTACATGGCATTACCACCATATACATATCCATATCTAATCTTACTTATATGTTGTGGAAATGTAAAGAGCCCCATTATCTTAGCCTAAAAAAACCTTCTCTTTGGAACTTTCAGTAATACGCTTAACTGCTCATTGCTATATTGAAGTACGGATTAGAAGCCGCCGAGCGGGCGACAGCCCTCCGACGGAAGACTCTCCTCCGTGCGTCCTCGTCTTCACCGGTCGCGTTCCTGAAACGCAGATGTGCCTCGCGCCGCACTGCTCCGAACAATAAAGATTCTACAATACTAGCTTTTATGGTTATGAAGAGGAAAAATTGGCAGTAACCTGGCCCCACAAACCTTCAAATTAACGAATCAAATTAACAACCATAGGATGATAATGCGATTAGTTTTTTAGCCTTATTTCTGGGGTAATTAATCAGCGAAGCGATGATTTTTGATCTATTAACAGATATATAAATGGAAAAGCTGCATAACCACTTTAACTAATACTTTCAACATTTTCAGTTTGTATTACTTCTTATTCAAATGTCATAAAAGTATCAACAAAAAATTGTTAATATACCTCTATACTTTAACGTCAAGGAGAAAAAACTATAATGACTAAATCTCATTCAGAAGAAGTGATTGTACCTGAGTTCAATTCTAGCGCAAAGGAATTACCAAGACCATTGGCCGAAAAGTGCCCGAGCATAATTAAGAAATTTATAAGCGCTTATGATGCTAAACCGGATTTTGTTGCTAGATCGCCTGGTAGAGTCAATCTAATTGGTGAACATATTGATTATTGTGACTTCTCGGTTTTACCTTTAGCTATTGATTTTGATATGCTTTGCGCCGTCAAAGTTTTGAACGATGAGATTTCAAGTCTTAAAGCTATATCAGAGGGCTAAGCATGTGTATTCTGAATCTTTAAGAGTCTTGAAGGCTGTGAAATTAATGACTACAGCGAGCTTTACTGCCGACGAAGACTTTTTCAAGCAATTTGGTGCCTTGATGAACGAGTCTCAAGCTTCTTGCGATAAACTTTACGAATGTTCTTGTCCAGAGATTGACAAAATTTGTTCCATTGCTTTGTCAAATGGATCATATGGTTCCCGTTTGACCGGAGCTGGCTGGGGTGGTTGTACTGTTCACTTGGTTCCAGGGGGCCCAAATGGCAACATAGAAAAGGTAAAAGAAGCCCTTGCCAATGAGTTCTACAAGGTCAAGTACCCTAAGATCACTGATGCTGAGCTAGAAAATGCTATCATCGTCTCTAAACCAGCATTGGGCAGCTGTCT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Genome Visualization http://cs273a.stanford.edu [Bejerano Fall11/12]

33. Portals to the Human Genome Human Genome = three billion (3*109) basepairs: GGTGCCAGGGAAAGGGCAGGAGGTGAGTGCTGGGAGGCAGCTGAGGTCAACTTCTTTTGAACTTCCACGTGGTATTTACTCAGAGCAATTGGTGCCAGAG GCTCAGGGCCCTGGAGTATAAAGCAGAATGTCTGCTCTCTGTGCCCAGACGTGAGCAGGTGAGCAGCTGGGGCGAAAGACCTGTTGGAGGCTATGAATGC AATCAAGGTGACAGACAACTGGTGCAATGATGGTAGTGGAAATGGAGGAGAGGGGATTGATTCAAGATGCATTTAGGACCAAGAATCGGGAGCTTGTGAA CGTGTGTATGAGTACTGTAGACGGAGTGGGTGTGTCATCAGAGAAGATCTGAGCATTTGGGCTTGCTCTCCTCAGAGGCCCTGCGAGTGGAGTTCAGCTT TTCCTCATGGGGCAAATCTCACTTTCGCTCCAGTTCCTGGGGCTCAGAGTCCCTGGCCCAGATGCCTCTTGCCATCTCATCTTCACCCTGCCTGGCTTCC CTTGCTTGTTCCAGGATTGTTTCATAAAGAGGGATGTGGTTGGTCTTTAACCCTATGAATGCTGGCTGAGGATGCCTGCGGAACCTGTAGTGAAGCTTTC AGGGGCTGCTCGGGTTCTGGCTGGTAGGTGAACACTGTCCATCTTGCCGGCTGGGACACAGTGACTCTGGGTAGTTGTGTAAGAGAGGGGCCCTTGGCAG ACAAACAGGTTCTTCTCTGTTGGTGGGCCAGCCAGCAGGTCAGTGGGAAGGTTAAAGGTCATGGGGTTTGGGAGAACTGGGTGAGGAGTTCAGCCCCATC CCCCGTAAAGCTCCTGGGAAGCACTTCTCTACTGGGGCAGCCCCTGATACCAGGGCACTCATTAACCCTCTGGGTGCCAGGGAAAGGGCAGGAGGTGAGT GCTGGGAGGCAGCTGAGGTCAACTTCTTTTGAACTTCCACGTGGTATTTACTCAGAGCAATTGGTGCCAGAGGCTCAGGGCCCTGGAGTATAAAGCAGAA TGTCTGCTCTCTGTGCCCAGACGTGAGCAGGTGAGCAGCTGGGGCTGTCTGCTCTCTGTGCCCAGACGTGAGCAGGTGAGCAGCTGGGGCTGTCTGCTCT CTGTGCCCAGACGTGAGCAGGTGAGCAGCTGGGGCTGTCTGCTCTCTGTGCCCAGACGTGAGCAGGTGAGCAGCTGGGGCTGTCTGCTCTCTGTGCCCAG GAAAGACCTGTTGGAGGCTATGAATGCAATCAAGGTGACAGACAACTGGTGCAATGATGGTAGTGGAAATGGAGGAGAGGGGATTGATTCAAGATGCATT TAGGACCAAGAATCGGGAGCTTGTGAACGTGTGTATGAGTACTGTAGACGGAGTGGGTGTGTCATCAGAGAAGATCTGAGCATTTGGGCTTGCTCTCCTC AGAGGCCCTGCGAGTGGAGTTCAGCTTTTCCTCATGGGGCAAATCTCACTTTCGCTCCAGTTCCTGGGGCTCAGAGTCCCTGGCCCAGATGCCTCTTGCC ATCTCATCTTCACCCTGCCTGGCTTCCCTTGCTTGTTCCAGGATTGTTTCATAAAGAGGGATGTGGTTGGTCTTTAACCCTATGAATGCTGGCTGAGGAT GCCTGCGGAACCTGTAGTGAAGCTTTCAGGGGCTGCTCGGGTTCTGGCTGGTAGGTGAACACTGTCCATCTTGCCGGCTGGGACACAGTGACTCTGGGTA GTTGTGTAAGAGAGGGGCCCTTGGCAGACAAACAGGTTCTTCTCTGTTGGTGGGCCAGCCAGCAGGTCAGTGGGAAGGTTAAAGGTCATGGGGTTTGGGA GAAACTGGGTGAGGAGTTCAGCCCCATCCCCCGTAAAGCTCCTGGGAAGCACTTCTCTACTGGGGCAGCCCCTGATACCAGGGCACTCATTAACCCTCTG GGTGCCAGGGAAAGGGCAGGAGGTGAGTGCTGGGAGGCAGCTGAGGTCAACTTCTTTTGAACTTCCACGTGGTATTTACTCAGAGCAATTGGTGCCAGAG GCTCAGGGCCCTGGAGTATAAAGCAGAATGTCTGCTCTCTGTGCCCAGACGTGAGCAGGTGAGCAGCTGGGGCGAAAGACCTGTTGGAGGCTATGAATGC AATCAAGGTGACAGACAACTGGTGCAATGATGGTAGTGGAAATGGAGGAGAGGGGATTGATTCAAGATGCATTTAGGACCAAGAATCGGGAGCTTGTGAA CGTGTGTATGAGTACTGTAGACGGAGTGGGTGTGTCATCAGAGAAGATCTGAGCATTTGGGCTTGCTCTCCTCAGAGGCCCTGCGAGTGGAGTTCAGCTT TTCCTCATGGGGCAAATCTCACTTTCGCTCCAGTTCCTGGGGCTCAGAGTCCCTGGCCCAGATGCCTCTTGCCATCTCATCTTCACCCTGCCTGGCTTCC CTTGCTTGTTCCAGGATTGTTTCATAAAGAGGGATGTGGTTGGTCTTTAACCCTATGAATGCTGGCTGAGGATGCCTGCGGAACCTGTAGTGAAGCTTTC AGGGGCTGCTCGGGTTCTGGCTGGTAGGTGAACACTGTCCATCTTGCCGGCTGGGACACAGTGACTCTGGGTAGTTGTGTAAGAGAGGGGCCCTTGGCAG ACAAACAGGTTCTTCTCTGTTGGTGGGCCAGCCAGCAGGTCAGTGGGAAGGTTAAAGGTCATGGGGTTTGGGAGAACTGGGTGAGGAGTTCAGCCCCATC CCCCGTAAAGCTCCTGGGAAGCACTTCTCTACTGGGGCAGCCCCTGATACCAGGGCACTCATTAACCCTCTGGGTGCCAGGGAAAGGGCAGGAGGTGAGT GCTGGGAGGCAGCTGAGGTCAACTTCTTTTGAACTTCCACGTGGTATTTACTCAGAGCAATTGGTGCCAGAGGCTCAGGGCCCTGGAGTATAAAGCAGAA TGTCTGCTCTCTGTGCCCAGACGTGAGCAGGTGAGCAGCTGGGGCTGTCTGCTCTCTGTGCCCAGACGTGAGCAGGTGAGCAGCTGGGGCTGTCTGCTCT CTGTGCCCAGACGTGAGCAGGTGAGCAGCTGGGGCTGTCTGCTCTCTGTGCCCAGACGTGAGCAGGTGAGCAGCTGGGGCTGTCTGCTCTCTGTGCCCAG http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

34. visualize search & download Underlying Database (MySQL) Primary table: positions, names, etc. Auxiliary table: related data Genome Browser Database http://cs273a.stanford.edu [Bejerano Fall11/12]

35. TTATATTGAATTTTCAAAAATTCTTACTTTTTTTTTGGATGGACGCAAAGAAGTTTAATAATCATATTACATGGCATTACCACCATATACATATCCATATCTAATCTTACTTATATGTTGTGGAAATGTAAAGAGCCCCATTATCTTAGCCTAAAAAAACCTTCTCTTTGGAACTTTCAGTAATACGCTTAACTGCTCATTGCTATATTGAAGTACGGATTAGAAGCCGCCGAGCGGGCGACAGCCCTCCGACGGAAGACTCTCCTCCGTGCGTCCTCGTCTTCACCGGTCGCGTTCCTGAAACGCAGATGTGCCTCGCGCCGCACTGCTCCGAACAATAAAGATTCTACAATACTAGCTTTTATGGTTATGAAGAGGAAAAATTGGCAGTAACCTGGCCCCACAAACCTTCAAATTAACGAATCAAATTAACAACCATAGGATGATAATGCGATTAGTTTTTTAGCCTTATTTCTGGGGTAATTAATCAGCGAAGCGATGATTTTTGATCTATTAACAGATATATAAATGGAAAAGCTGCATAACCACTTTAACTAATACTTTCAACATTTTCAGTTTGTATTACTTCTTATTCAAATGTCATAAAAGTATCAACAAAAAATTGTTAATATACCTCTATACTTTAACGTCAAGGAGAAAAAACTATAATGACTAAATCTCATTCAGAAGAAGTGATTGTACCTGAGTTCAATTCTAGCGCAAAGGAATTACCAAGACCATTGGCCGAAAAGTGCCCGAGCATAATTAAGAAATTTATAAGCGCTTATGATGCTAAACCGGATTTTGTTGCTAGATCGCCTGGTAGAGTCAATCTAATTGGTGAACATATTGATTATTGTGACTTCTCGGTTTTACCTTTAGCTATTGATTTTGATATGCTTTGCGCCGTCAAAGTTTTGAACGATGAGATTTCAAGTCTTAAAGCTATATCAGAGGGCTAAGCATGTGTATTCTGAATCTTTAAGAGTCTTGAAGGCTGTGAAATTAATGACTACAGCGAGCTTTACTGCCGACGAAGACTTTTTCAAGCAATTTGGTGCCTTGATGAACGAGTCTCAAGCTTCTTGCGATAAACTTTACGAATGTTCTTGTCCAGAGATTGACAAAATTTGTTCCATTGCTTTGTCAAATGGATCATATGGTTCCCGTTTGACCGGAGCTGGCTGGGGTGGTTGTACTGTTCACTTGGTTCCAGGGGGCCCAAATGGCAACATAGAAAAGGTAAAAGAAGCCCTTGCCAATGAGTTCTACAAGGTCAAGTACCCTAAGATCACTGATGCTGAGCTAGAAAATGCTATCATCGTCTCTAAACCAGCATTGGGCAGCTGTCTATATGAATTAGTCAAGTATACTTCTTTTTTTTACTTTGTTCAGAACAACTTCTCATTTTTTTCTACTCATAACTTTAGCATCACAAAATACGCAATAATAACGAGTAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAG...TTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAGTCATTTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTTTCCTACGCATAATAAGAATAGGAGGGAATATCAAGCCAGACAATCTATCATTACATTTAAGCGGCTCTTCAAAAAGATTGAACTCTCGCCAACTTATGGAATCTTCCAATGAGACCTTTGCGCCAAATAATGTGGATTTGGAAAAAGAGTATAAGTCATCTCAGAGTAATATAACTACCGAAGTTTATGAGGCATCGAGCTTTGAAGAAAAAGTAAGCTCAGAAAAACCTCAATACAGCTCATTCTGGAAGAAAATCTATTATGAATATGTGGTCGTTGACAAATCAATCTTGGGTGTTTCTATTCTGGATTCATTTATGTACAACCAGGACTTGAAGCCCGTCGAAAAAGAAAGGCGGGTTTGGTCCTGGTACAATTATTGTTACTTCTGGCTTGCTGAATGTTTCAATATCAACACTTGGCAAATTGCAGCTACAGGTCTACAACTGGGTCTAAATTGGTGGCAGTGTTGGATAACAATTTGGATTGGGTACGGTTTCGTTGGTGCTTTTGTTGTTTTGGCCTCTAGAGTTGGATCTGCTTATCATTTGTCATTCCCTATATCATCTAGAGCATCATTCGGTATTTTCTTCTCTTTATGGCCCGTTATTAACAGAGTCGTCATGGCCATCGTTTGGTATAGTGTCCAAGCTTATATTGCGGCAACTCCCGTATCATTAATGCTGAAATCTATCTTTGGAAAAGATTTACAATGATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAGTCATTTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATTTATATTGAATTTTCAAAAATTCTTACTTTTTTTTTGGATGGACGCAAAGAAGTTTAATAATCATATTACATGGCATTACCACCATATACATATCCATATCTAATCTTACTTATATGTTGTGGAAATGTAAAGAGCCCCATTATCTTAGCCTAAAAAAACCTTCTCTTTGGAACTTTCAGTAATACGCTTAACTGCTCATTGCTATATTGAAGTACGGATTAGAAGCCGCCGAGCGGGCGACAGCCCTCCGACGGAAGACTCTCCTCCGTGCGTCCTCGTCTTCACCGGTCGCGTTCCTGAAACGCAGATGTGCCTCGCGCCGCACTGCTCCGAACAATAAAGATTCTACAATACTAGCTTTTATGGTTATGAAGAGGAAAAATTGGCAGTAACCTGGCCCCACAAACCTTCAAATTAACGAATCAAATTAACAACCATAGGATGATAATGCGATTAGTTTTTTAGCCTTATTTCTGGGGTAATTAATCAGCGAAGCGATGATTTTTGATCTATTAACAGATATATAAATGGAAAAGCTGCATAACCACTTTAACTAATACTTTCAACATTTTCAGTTTGTATTACTTCTTATTCAAATGTCATAAAAGTATCAACAAAAAATTGTTAATATACCTCTATACTTTAACGTCAAGGAGAAAAAACTATAATGACTAAATCTCATTCAGAAGAAGTGATTGTACCTGAGTTCAATTCTAGCGCAAAGGAATTACCAAGACCATTGGCCGAAAAGTGCCCGAGCATAATTAAGAAATTTATAAGCGCTTATGATGCTAAACCGGATTTTGTTGCTAGATCGCCTGGTAGAGTCAATCTAATTGGTGAACATATTGATTATTGTGACTTCTCGGTTTTACCTTTAGCTATTGATTTTGATATGCTTTGCGCCGTCAAAGTTTTGAACGATGAGATTTCAAGTCTTAAAGCTATATCAGAGGGCTAAGCATGTGTATTCTGAATCTTTAAGAGTCTTGAAGGCTGTGAAATTAATGACTACAGCGAGCTTTACTGCCGACGAAGACTTTTTCAAGCAATTTGGTGCCTTGATGAACGAGTCTCAAGCTTCTTGCGATAAACTTTACGAATGTTCTTGTCCAGAGATTGACAAAATTTGTTCCATTGCTTTGTCAAATGGATCATATGGTTCCCGTTTGACCGGAGCTGGCTGGGGTGGTTGTACTGTTCACTTGGTTCCAGGGGGCCCAAATGGCAACATAGAAAAGGTAAAAGAAGCCCTTGCCAATGAGTTCTACAAGGTCAAGTACCCTAAGATCACTGATGCTGAGCTAGAAAATGCTATCATCGTCTCTAAACCAGCATTGGGCAGCTGTCTATATGAATTAGTCAAGTATACTTCTTTTTTTTACTTTGTTCAGAACAACTTCTCATTTTTTTCTACTCATAACTTTAGCATCACAAAATACGCAATAATAACGAGTAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAG...TTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAGTCATTTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTTTCCTACGCATAATAAGAATAGGAGGGAATATCAAGCCAGACAATCTATCATTACATTTAAGCGGCTCTTCAAAAAGATTGAACTCTCGCCAACTTATGGAATCTTCCAATGAGACCTTTGCGCCAAATAATGTGGATTTGGAAAAAGAGTATAAGTCATCTCAGAGTAATATAACTACCGAAGTTTATGAGGCATCGAGCTTTGAAGAAAAAGTAAGCTCAGAAAAACCTCAATACAGCTCATTCTGGAAGAAAATCTATTATGAATATGTGGTCGTTGACAAATCAATCTTGGGTGTTTCTATTCTGGATTCATTTATGTACAACCAGGACTTGAAGCCCGTCGAAAAAGAAAGGCGGGTTTGGTCCTGGTACAATTATTGTTACTTCTGGCTTGCTGAATGTTTCAATATCAACACTTGGCAAATTGCAGCTACAGGTCTACAACTGGGTCTAAATTGGTGGCAGTGTTGGATAACAATTTGGATTGGGTACGGTTTCGTTGGTGCTTTTGTTGTTTTGGCCTCTAGAGTTGGATCTGCTTATCATTTGTCATTCCCTATATCATCTAGAGCATCATTCGGTATTTTCTTCTCTTTATGGCCCGTTATTAACAGAGTCGTCATGGCCATCGTTTGGTATAGTGTCCAAGCTTATATTGCGGCAACTCCCGTATCATTAATGCTGAAATCTATCTTTGGAAAAGATTTACAATGATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAGTCATTTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAAT Genome Evolution http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

36. Genome Evolution So far we’ve treated the genome as immutable. But boy is it alive. “Nothing in Biology Makes Sense Except in the Light of Evolution” Theodosius Dobzhansky http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

37. Every Genome is Different DNA Replication is imperfect – between individuals of the same species, even between the cells of an individual. junk functional ...ACGTACGACTGACTAGCATCGACTACGA... chicken TT CAT egg ...ACGTACGACTGACTAGCATCGACTACGA... many changes are not tolerated “anything goes” chicken This has bad implications – disease, and good implications – evolution. http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

38. Genome mutation types: anything you can do to a string • Deletion • Inversion • Translocation • Duplication

39. Modes of evolution = Mutation + Selection population time Don’t care Beneficial mutation Harmful mutation http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

40. TTATATTGAATTTTCAAAAATTCTTACTTTTTTTTTGGATGGACGCAAAGAAGTTTAATAATCATATTACATGGCATTACCACCATATACATATCCATATCTAATCTTACTTATATGTTGTGGAAATGTAAAGAGCCCCATTATCTTAGCCTAAAAAAACCTTCTCTTTGGAACTTTCAGTAATACGCTTAACTGCTCATTGCTATATTGAAGTACGGATTAGAAGCCGCCGAGCGGGCGACAGCCCTCCGACGGAAGACTCTCCTCCGTGCGTCCTCGTCTTCACCGGTCGCGTTCCTGAAACGCAGATGTGCCTCGCGCCGCACTGCTCCGAACAATAAAGATTCTACAATACTAGCTTTTATGGTTATGAAGAGGAAAAATTGGCAGTAACCTGGCCCCACAAACCTTCAAATTAACGAATCAAATTAACAACCATAGGATGATAATGCGATTAGTTTTTTAGCCTTATTTCTGGGGTAATTAATCAGCGAAGCGATGATTTTTGATCTATTAACAGATATATAAATGGAAAAGCTGCATAACCACTTTAACTAATACTTTCAACATTTTCAGTTTGTATTACTTCTTATTCAAATGTCATAAAAGTATCAACAAAAAATTGTTAATATACCTCTATACTTTAACGTCAAGGAGAAAAAACTATAATGACTAAATCTCATTCAGAAGAAGTGATTGTACCTGAGTTCAATTCTAGCGCAAAGGAATTACCAAGACCATTGGCCGAAAAGTGCCCGAGCATAATTAAGAAATTTATAAGCGCTTATGATGCTAAACCGGATTTTGTTGCTAGATCGCCTGGTAGAGTCAATCTAATTGGTGAACATATTGATTATTGTGACTTCTCGGTTTTACCTTTAGCTATTGATTTTGATATGCTTTGCGCCGTCAAAGTTTTGAACGATGAGATTTCAAGTCTTAAAGCTATATCAGAGGGCTAAGCATGTGTATTCTGAATCTTTAAGAGTCTTGAAGGCTGTGAAATTAATGACTACAGCGAGCTTTACTGCCGACGAAGACTTTTTCAAGCAATTTGGTGCCTTGATGAACGAGTCTCAAGCTTCTTGCGATAAACTTTACGAATGTTCTTGTCCAGAGATTGACAAAATTTGTTCCATTGCTTTGTCAAATGGATCATATGGTTCCCGTTTGACCGGAGCTGGCTGGGGTGGTTGTACTGTTCACTTGGTTCCAGGGGGCCCAAATGGCAACATAGAAAAGGTAAAAGAAGCCCTTGCCAATGAGTTCTACAAGGTCAAGTACCCTAAGATCACTGATGCTGAGCTAGAAAATGCTATCATCGTCTCTAAACCAGCATTGGGCAGCTGTCTATATGAATTAGTCAAGTATACTTCTTTTTTTTACTTTGTTCAGAACAACTTCTCATTTTTTTCTACTCATAACTTTAGCATCACAAAATACGCAATAATAACGAGTAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAG...TTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAGTCATTTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTTTCCTACGCATAATAAGAATAGGAGGGAATATCAAGCCAGACAATCTATCATTACATTTAAGCGGCTCTTCAAAAAGATTGAACTCTCGCCAACTTATGGAATCTTCCAATGAGACCTTTGCGCCAAATAATGTGGATTTGGAAAAAGAGTATAAGTCATCTCAGAGTAATATAACTACCGAAGTTTATGAGGCATCGAGCTTTGAAGAAAAAGTAAGCTCAGAAAAACCTCAATACAGCTCATTCTGGAAGAAAATCTATTATGAATATGTGGTCGTTGACAAATCAATCTTGGGTGTTTCTATTCTGGATTCATTTATGTACAACCAGGACTTGAAGCCCGTCGAAAAAGAAAGGCGGGTTTGGTCCTGGTACAATTATTGTTACTTCTGGCTTGCTGAATGTTTCAATATCAACACTTGGCAAATTGCAGCTACAGGTCTACAACTGGGTCTAAATTGGTGGCAGTGTTGGATAACAATTTGGATTGGGTACGGTTTCGTTGGTGCTTTTGTTGTTTTGGCCTCTAGAGTTGGATCTGCTTATCATTTGTCATTCCCTATATCATCTAGAGCATCATTCGGTATTTTCTTCTCTTTATGGCCCGTTATTAACAGAGTCGTCATGGCCATCGTTTGGTATAGTGTCCAAGCTTATATTGCGGCAACTCCCGTATCATTAATGCTGAAATCTATCTTTGGAAAAGATTTACAATGATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAGTCATTTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATTTATATTGAATTTTCAAAAATTCTTACTTTTTTTTTGGATGGACGCAAAGAAGTTTAATAATCATATTACATGGCATTACCACCATATACATATCCATATCTAATCTTACTTATATGTTGTGGAAATGTAAAGAGCCCCATTATCTTAGCCTAAAAAAACCTTCTCTTTGGAACTTTCAGTAATACGCTTAACTGCTCATTGCTATATTGAAGTACGGATTAGAAGCCGCCGAGCGGGCGACAGCCCTCCGACGGAAGACTCTCCTCCGTGCGTCCTCGTCTTCACCGGTCGCGTTCCTGAAACGCAGATGTGCCTCGCGCCGCACTGCTCCGAACAATAAAGATTCTACAATACTAGCTTTTATGGTTATGAAGAGGAAAAATTGGCAGTAACCTGGCCCCACAAACCTTCAAATTAACGAATCAAATTAACAACCATAGGATGATAATGCGATTAGTTTTTTAGCCTTATTTCTGGGGTAATTAATCAGCGAAGCGATGATTTTTGATCTATTAACAGATATATAAATGGAAAAGCTGCATAACCACTTTAACTAATACTTTCAACATTTTCAGTTTGTATTACTTCTTATTCAAATGTCATAAAAGTATCAACAAAAAATTGTTAATATACCTCTATACTTTAACGTCAAGGAGAAAAAACTATAATGACTAAATCTCATTCAGAAGAAGTGATTGTACCTGAGTTCAATTCTAGCGCAAAGGAATTACCAAGACCATTGGCCGAAAAGTGCCCGAGCATAATTAAGAAATTTATAAGCGCTTATGATGCTAAACCGGATTTTGTTGCTAGATCGCCTGGTAGAGTCAATCTAATTGGTGAACATATTGATTATTGTGACTTCTCGGTTTTACCTTTAGCTATTGATTTTGATATGCTTTGCGCCGTCAAAGTTTTGAACGATGAGATTTCAAGTCTTAAAGCTATATCAGAGGGCTAAGCATGTGTATTCTGAATCTTTAAGAGTCTTGAAGGCTGTGAAATTAATGACTACAGCGAGCTTTACTGCCGACGAAGACTTTTTCAAGCAATTTGGTGCCTTGATGAACGAGTCTCAAGCTTCTTGCGATAAACTTTACGAATGTTCTTGTCCAGAGATTGACAAAATTTGTTCCATTGCTTTGTCAAATGGATCATATGGTTCCCGTTTGACCGGAGCTGGCTGGGGTGGTTGTACTGTTCACTTGGTTCCAGGGGGCCCAAATGGCAACATAGAAAAGGTAAAAGAAGCCCTTGCCAATGAGTTCTACAAGGTCAAGTACCCTAAGATCACTGATGCTGAGCTAGAAAATGCTATCATCGTCTCTAAACCAGCATTGGGCAGCTGTCT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Genomics & Disease http://cs273a.stanford.edu [Bejerano Fall11/12]

41. Cancer is a disease of the genome that makes cell veer off plan (whatever its particular plan is) and start dividing uncontrollably. http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

42. Single Base Changes Can Be Detrimental http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

43. “Non-coding” mutations can be detrimental [de Kok et al, 1996] http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

44. Finding Disease Loci http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

45. Gene/Cell Therapy: Curing Genomics Defects 3 1 2 1 Get’em 2 Fix’em 3 Put’em back http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

46. TTATATTGAATTTTCAAAAATTCTTACTTTTTTTTTGGATGGACGCAAAGAAGTTTAATAATCATATTACATGGCATTACCACCATATACATATCCATATCTAATCTTACTTATATGTTGTGGAAATGTAAAGAGCCCCATTATCTTAGCCTAAAAAAACCTTCTCTTTGGAACTTTCAGTAATACGCTTAACTGCTCATTGCTATATTGAAGTACGGATTAGAAGCCGCCGAGCGGGCGACAGCCCTCCGACGGAAGACTCTCCTCCGTGCGTCCTCGTCTTCACCGGTCGCGTTCCTGAAACGCAGATGTGCCTCGCGCCGCACTGCTCCGAACAATAAAGATTCTACAATACTAGCTTTTATGGTTATGAAGAGGAAAAATTGGCAGTAACCTGGCCCCACAAACCTTCAAATTAACGAATCAAATTAACAACCATAGGATGATAATGCGATTAGTTTTTTAGCCTTATTTCTGGGGTAATTAATCAGCGAAGCGATGATTTTTGATCTATTAACAGATATATAAATGGAAAAGCTGCATAACCACTTTAACTAATACTTTCAACATTTTCAGTTTGTATTACTTCTTATTCAAATGTCATAAAAGTATCAACAAAAAATTGTTAATATACCTCTATACTTTAACGTCAAGGAGAAAAAACTATAATGACTAAATCTCATTCAGAAGAAGTGATTGTACCTGAGTTCAATTCTAGCGCAAAGGAATTACCAAGACCATTGGCCGAAAAGTGCCCGAGCATAATTAAGAAATTTATAAGCGCTTATGATGCTAAACCGGATTTTGTTGCTAGATCGCCTGGTAGAGTCAATCTAATTGGTGAACATATTGATTATTGTGACTTCTCGGTTTTACCTTTAGCTATTGATTTTGATATGCTTTGCGCCGTCAAAGTTTTGAACGATGAGATTTCAAGTCTTAAAGCTATATCAGAGGGCTAAGCATGTGTATTCTGAATCTTTAAGAGTCTTGAAGGCTGTGAAATTAATGACTACAGCGAGCTTTACTGCCGACGAAGACTTTTTCAAGCAATTTGGTGCCTTGATGAACGAGTCTCAAGCTTCTTGCGATAAACTTTACGAATGTTCTTGTCCAGAGATTGACAAAATTTGTTCCATTGCTTTGTCAAATGGATCATATGGTTCCCGTTTGACCGGAGCTGGCTGGGGTGGTTGTACTGTTCACTTGGTTCCAGGGGGCCCAAATGGCAACATAGAAAAGGTAAAAGAAGCCCTTGCCAATGAGTTCTACAAGGTCAAGTACCCTAAGATCACTGATGCTGAGCTAGAAAATGCTATCATCGTCTCTAAACCAGCATTGGGCAGCTGTCTATATGAATTAGTCAAGTATACTTCTTTTTTTTACTTTGTTCAGAACAACTTCTCATTTTTTTCTACTCATAACTTTAGCATCACAAAATACGCAATAATAACGAGTAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAG...TTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAGTCATTTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTTTCCTACGCATAATAAGAATAGGAGGGAATATCAAGCCAGACAATCTATCATTACATTTAAGCGGCTCTTCAAAAAGATTGAACTCTCGCCAACTTATGGAATCTTCCAATGAGACCTTTGCGCCAAATAATGTGGATTTGGAAAAAGAGTATAAGTCATCTCAGAGTAATATAACTACCGAAGTTTATGAGGCATCGAGCTTTGAAGAAAAAGTAAGCTCAGAAAAACCTCAATACAGCTCATTCTGGAAGAAAATCTATTATGAATATGTGGTCGTTGACAAATCAATCTTGGGTGTTTCTATTCTGGATTCATTTATGTACAACCAGGACTTGAAGCCCGTCGAAAAAGAAAGGCGGGTTTGGTCCTGGTACAATTATTGTTACTTCTGGCTTGCTGAATGTTTCAATATCAACACTTGGCAAATTGCAGCTACAGGTCTACAACTGGGTCTAAATTGGTGGCAGTGTTGGATAACAATTTGGATTGGGTACGGTTTCGTTGGTGCTTTTGTTGTTTTGGCCTCTAGAGTTGGATCTGCTTATCATTTGTCATTCCCTATATCATCTAGAGCATCATTCGGTATTTTCTTCTCTTTATGGCCCGTTATTAACAGAGTCGTCATGGCCATCGTTTGGTATAGTGTCCAAGCTTATATTGCGGCAACTCCCGTATCATTAATGCTGAAATCTATCTTTGGAAAAGATTTACAATGATTGTACGTGGGGCAGTTGACGTCTTATCATATGTCAAAGTCATTTGCGAAGTTCTTGGCAAGTTGCCAACTGACGAGATGCAGTAACACTTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCACAAACTTTAAAACACAGGGACAAAATTCTTGATATGCTTTCAACCGCTGCGTTTTGGATACCTATTCTTGACATGATATGACTACCATTTTGTTATTGTTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATGTTTTCAATGTAAGAGATTTCGATTATCTTATAGTTCATACATGCTTCAACTACTTAATAAATGATTGTATGATAATTTATATTGAATTTTCAAAAATTCTTACTTTTTTTTTGGATGGACGCAAAGAAGTTTAATAATCATATTACATGGCATTACCACCATATACATATCCATATCTAATCTTACTTATATGTTGTGGAAATGTAAAGAGCCCCATTATCTTAGCCTAAAAAAACCTTCTCTTTGGAACTTTCAGTAATACGCTTAACTGCTCATTGCTATATTGAAGTACGGATTAGAAGCCGCCGAGCGGGCGACAGCCCTCCGACGGAAGACTCTCCTCCGTGCGTCCTCGTCTTCACCGGTCGCGTTCCTGAAACGCAGATGTGCCTCGCGCCGCACTGCTCCGAACAATAAAGATTCTACAATACTAGCTTTTATGGTTATGAAGAGGAAAAATTGGCAGTAACCTGGCCCCACAAACCTTCAAATTAACGAATCAAATTAACAACCATAGGATGATAATGCGATTAGTTTTTTAGCCTTATTTCTGGGGTAATTAATCAGCGAAGCGATGATTTTTGATCTATTAACAGATATATAAATGGAAAAGCTGCATAACCACTTTAACTAATACTTTCAACATTTTCAGTTTGTATTACTTCTTATTCAAATGTCATAAAAGTATCAACAAAAAATTGTTAATATACCTCTATACTTTAACGTCAAGGAGAAAAAACTATAATGACTAAATCTCATTCAGAAGAAGTGATTGTACCTGAGTTCAATTCTAGCGCAAAGGAATTACCAAGACCATTGGCCGAAAAGTGCCCGAGCATAATTAAGAAATTTATAAGCGCTTATGATGCTAAACCGGATTTTGTTGCTAGATCGCCTGGTAGAGTCAATCTAATTGGTGAACATATTGATTATTGTGACTTCTCGGTTTTACCTTTAGCTATTGATTTTGATATGCTTTGCGCCGTCAAAGTTTTGAACGATGAGATTTCAAGTCTTAAAGCTATATCAGAGGGCTAAGCATGTGTATTCTGAATCTTTAAGAGTCTTGAAGGCTGTGAAATTAATGACTACAGCGAGCTTTACTGCCGACGAAGACTTTTTCAAGCAATTTGGTGCCTTGATGAACGAGTCTCAAGCTTCTTGCGATAAACTTTACGAATGTTCTTGTCCAGAGATTGACAAAATTTGTTCCATTGCTTTGTCAAATGGATCATATGGTTCCCGTTTGACCGGAGCTGGCTGGGGTGGTTGTACTGTTCACTTGGTTCCAGGGGGCCCAAATGGCAACATAGAAAAGGTAAAAGAAGCCCTTGCCAATGAGTTCTACAAGGTCAAGTACCCTAAGATCACTGATGCTGAGCTAGAAAATGCTATCATCGTCTCTAAACCAGCATTGGGCAGCTGTCT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Organism Evolution http://cs273a.stanford.edu [Bejerano Fall11/12]

47. Evolution is not all bad! S S Sampled Genomes S Speciation Time

48. human chimp macaque mouse rat cow dog opossum platypus chicken zfish tetra fugu Comparative Genomics, EvoDevo We can sample ancient genomes (tens of thousands of years old). We can reconstruct ancestral genomes (tens of millions of years). How to learn from different genomes about different owners? (we can get the tape, we can play the tape, we want to hear the music!) t http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]

49. The great genotype-phenotype divide and ways to cross it! Genotype Phenotype 49 http://cs273a.stanford.edu [Bejerano Fall11/12]

50. To Be Continued… http://cs173.stanford.edu [BejeranoWinter12/13]