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10/7/2013
1
Curso de Férias
Análise genômica 2013
08 a 11 de julho de 2013
Instituto de Biociências, UNESP, Botucatu, SP
Dr. Marcos Correa Dias
(dias@ibb.unesp.br)
Qual a diferença?
bactériahomem
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4
QUAL A BASE GENÉTICA DA COMPLEXIDADE???
A variabilidade protéica nãoaumenta com a complexidade mas exige maior regulação da expressão
BASE GENÉTICA DA COMPLEXIDADE
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Quantidade de DNA não-codificante = complexidade
Szymansky et al. 2005; Mattick, 2007
BASE GENÉTICA DA COMPLEXIDADE
BASE GENÉTICA DA COMPLEXIDADE
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Ômicas: da genômica à
RNômica
Dr. Marcos Correa Dias
(dias@ibb.unesp.br)
Departamento de Morfologia do Instituto de Biociências de Botucatu
GENOMAS COMPLETAMENTE SEQUENCIADOS
(http://genomesonline.org)
3.385 completos // 12.844 incompletos
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BANCO DE DADOS
(http://www.ensembl.org/)
(http://www.genome.ad.jp/kegg2.html)
(http://www.ebi.ac.uk/Databases/genomes.html)
(http://mips.biochem.mpg.de/)
www.sanger.ac.uk/
(Binneck, 2004)
GENÔMICA
TRANSCRIPTÔMICA (GENÔMICA FUNCIONAL)
PROTEÔMICA
METABOLÔMICA
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(Palsson, 2002)
A ERA DAS ÔMICAS
1944 19531866
da
hereditariedade
-Mendel, Brünn 4:3 47.
DNA material da
hereditariedade
-Avery et al., J. Exp.Med. 79:137
158.
LINHA DO TEMPO
Determinação da estrutura
do DNA
- Watson & Crick, Nature 171:737.
10/7/2013
10
1975 19831963
O código genético
- Nirenberg, Sci.Am. 208:80
94.
Estabelecimento de
métodos automatizados
para seq. DNA
- Sanger & Coulson, J.Mol. Biol.
94:441 8.
LINHA DO TEMPO
Polymerase Chain
Reaction (PCR)
- Kary B. Mullis &
- Michael Smith
19951987
Mapeamento
genômico Cr. humano
- Arveiler et al., Genomics
1(1):60-6.
Sequenciado o primeiro
genoma de organismo de
vida livre
- Fleichman et al. Science,
269(5223):496-512.
LINHA DO TEMPO
1989
Início do projeto
GENOMA HUMANO
-Celera (Venter)
-Iniciativa Pública (Collins)
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Projeto GENOMA HUMANO
- Collins et al. Science,
300(5617):286-90.
-Pennisi et al, Science, 300 (5618):409
2003 20031999
Visão do futuro da
genômica
- Collins et al. Nature 422: 835-47.
Transcriptômica
-Brown et al.
Nature 402(6763):715
LINHA DO TEMPO
Palavra chave 1987 90 93 95 97 98 99 2000 2001 2012
3 12 52 90 208 386 678 1263 2081 78142
- - - 4 18 37 69 126 192 12243
Functional - - - - 10 46 131 277 480 15071
- - - - - - 1 3 7 11483
- - - - 1 20 67 277 631 34599
- - - - 1 11 37 136 249 12543
- - - - - - - 2 7 4056
- - - - - - - - 5 238
- - - 20 78 144 230 420 657 101488
TABELA 1 Número de ocorrências no PubMed
(http://www.ncbi.nml.nih/)
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Análise genômica: presente e futuro
dias@ibb.unesp.br
GENÔMICA
Estudo do genoma de um organismo
Compreensão do design dos organismos, descoberta de novos
genes, diagnóstico e controle gênico de doenças
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GENÔMICA ESTRUTURAL
Caracteriza a natureza física dos genomas (sequências de NTs)
(Brenner, 2006)
GENÔMICA COMPARATIVA
Comparação de um genoma com outros conhecidos
(Pollard et al., 2006)
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Comparação de genomas
Homologias & Famílias
Alinhamento de sequências
Inversão
Translocação
Duplicação
GENÔMICA FUNCIONAL
Descreve funções e interações entre genes
Transcriptômica ou RNômica
Gene expression profilling
Organismo, órgão, tecido ou linhagem celular
(Pevsner, 2009)
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Variações no TRANSCRIPTOMA: ciclo celular, estado
fisiológico, estímulos externos e doenças
Uso de técnicas de high-throughput ( e )
(Wang et al, 2009)
GENÔMICA FUNCIONAL
SAGE (serial analysis of gene expression)
DNA-microarrays e Oligo-microarrays (mRNA cDNA)
Spotted Arrays-cDNA ou DNA genômico-Oligonucleotídeos-24.000 análises
AFFYMETRIX-comercial-500.000 análises
(Velculescu et al, 1997)
RNÔMICA: Métodos
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RNÔMICA: Métodos
Quantificação em larga escala (open arrays)
ViiATM 7 Real-time PCR system
Taqman®Low Density Array (TLDA)
RNÔMICA: Métodos
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EPIGENÔMICA
Ciência que busca esclarecer como o genoma funciona
complexidade plasticidade
1. Modificação nas Histonas
2. Metilação do DNA
3. RNAs não-codificadores
(Russel, 2010; Novik et al., 2002)
Imprinting genômico
EPIGENÔMICA: Métodos
Chromatin Immunoprecipitation (ChIP)-Chip e ChIP-Seq
(Laird, 2010; Russel, 2010; Barski et al., 2007; Kouzarides et al., 2007)
Histone modifications assays (DNAse-I digestion):
Genome wide DNA methylation assays
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1.Identificação de proteínas com alterações pós-traducionais
Anticorpos mod-específicos
P
Fc
2D gel eletroforesis
(Klopfleischet al., 2010)
PROTEÔMICA: Métodos
1.Identificação de proteínas com alterações pós-traducionais
= SDS-PAGE + shotgun proteomics
(August et al., 2008)
HPLC + espectrofotometria de massa
PROTEÔMICA: Métodos
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2.Determinação de proteínas em mistura complexa
Electrospray ionization (ESI)
Matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI)
(Fenn, 1989)
PROTEÔMICA: Métodos
3.Determinação de interações entre proteínas
Predições computacionais
Database ofInteracting Proteins(DIP): http://dip.doe-
mbi.ucla.edu/dip/Main.cgi
Biomolecular Interaction Network Database (BIND): http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11125103
Base de dados
PROTEÔMICA: Métodos
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Antibody microarray
(Screekumar et al., 2001)
PROTEÔMICA: Métodos
Protein arrays
(Zhu & Sneider, 2003)
PROTEÔMICA: Métodos
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METABOLÔMICA
Area da
Genômica Transcriptômica Proteômica Metabolômica
Genômica e Metabolômica comparativas Bioquímica e Bio Mol comparativas
Alvos potenciais
Validação dos alvos
Alvos de drogasProteínas Composto químico,
proteína ou anticorpo.
FARMACOGENÔMICA
(Marshal, 1997)
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TOXIGENÔMICA
Estudo de como o genoma está envolvido na resposta ao stress
ambiental e agentes tóxicos
(Waters et al., 2004; 2003; Guerreiro et al., 2003; Kramer & Kolaja, 2002)
database of environmetal effects of toxic substances in biological systems (CEBS)
Biomarcadores e mecanismos moleculares
de toxicidade e eficiência
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