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  • 10/7/2013

    1

    Curso de Frias

    Anlise genmica 2013

    08 a 11 de julho de 2013

    Instituto de Biocincias, UNESP, Botucatu, SP

    Dr. Marcos Correa Dias

    (dias@ibb.unesp.br)

    Qual a diferena?

    bactriahomem

  • 10/7/2013

    2

    COMPLEXIDADE MECNICA

  • 10/7/2013

    3

    COMPLEXIDADE BIOLGICA

    COMPLEXIDADE BIOLGICA

  • 10/7/2013

    4

    QUAL A BASE GENTICA DA COMPLEXIDADE???

    A variabilidade protica noaumenta com a complexidade mas exige maior regulao da expresso

    BASE GENTICA DA COMPLEXIDADE

  • 10/7/2013

    5

    Quantidade de DNA no-codificante = complexidade

    Szymansky et al. 2005; Mattick, 2007

    BASE GENTICA DA COMPLEXIDADE

    BASE GENTICA DA COMPLEXIDADE

  • 10/7/2013

    6

    SIGNIFICNCIA BIOLGICA?

    Desafio da biologia molecular...

  • 10/7/2013

    7

    micas: da genmica

    RNmica

    Dr. Marcos Correa Dias

    (dias@ibb.unesp.br)

    Departamento de Morfologia do Instituto de Biocincias de Botucatu

    GENOMAS COMPLETAMENTE SEQUENCIADOS

    (http://genomesonline.org)

    3.385 completos // 12.844 incompletos

  • 10/7/2013

    8

    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)

    GENMICA

    TRANSCRIPTMICA (GENMICA FUNCIONAL)

    PROTEMICA

    METABOLMICA

    http://www.ensembl.org/http://www.genome.ad.jp/kegg2.htmlhttp://www.ebi.ac.uk/Databases/genomes.htmlhttp://mips.biochem.mpg.de/

  • 10/7/2013

    9

    (Palsson, 2002)

    A ERA DAS MICAS

    1944 19531866

    da

    hereditariedade

    -Mendel, Brnn 4:3 47.

    DNA material da

    hereditariedade

    -Avery et al., J. Exp.Med. 79:137

    158.

    LINHA DO TEMPO

    Determinao da estrutura

    do DNA

    - Watson & Crick, Nature 171:737.

  • 10/7/2013

    10

    1975 19831963

    O cdigo gentico

    - Nirenberg, Sci.Am. 208:80

    94.

    Estabelecimento de

    mtodos 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

    genmico 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

    Incio do projeto

    GENOMA HUMANO

    -Celera (Venter)

    -Iniciativa Pblica (Collins)

  • 10/7/2013

    11

    Projeto GENOMA HUMANO

    - Collins et al. Science,

    300(5617):286-90.

    -Pennisi et al, Science, 300 (5618):409

    2003 20031999

    Viso do futuro da

    genmica

    - Collins et al. Nature 422: 835-47.

    Transcriptmica

    -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 Nmero de ocorrncias no PubMed

    (http://www.ncbi.nml.nih/)

  • 10/7/2013

    12

    Anlise genmica: presente e futuro

    dias@ibb.unesp.br

    GENMICA

    Estudo do genoma de um organismo

    Compreenso do design dos organismos, descoberta de novos

    genes, diagnstico e controle gnico de doenas

  • 10/7/2013

    13

    GENMICA ESTRUTURAL

    Caracteriza a natureza fsica dos genomas (sequncias de NTs)

    (Brenner, 2006)

    GENMICA COMPARATIVA

    Comparao de um genoma com outros conhecidos

    (Pollard et al., 2006)

  • 10/7/2013

    14

    Comparao de genomas

    Homologias & Famlias

    Alinhamento de sequncias

    Inverso

    Translocao

    Duplicao

    GENMICA FUNCIONAL

    Descreve funes e interaes entre genes

    Transcriptmica ou RNmica

    Gene expression profilling

    Organismo, rgo, tecido ou linhagem celular

    (Pevsner, 2009)

  • 10/7/2013

    15

    Variaes no TRANSCRIPTOMA: ciclo celular, estado

    fisiolgico, estmulos externos e doenas

    Uso de tcnicas de high-throughput ( e )

    (Wang et al, 2009)

    GENMICA FUNCIONAL

    SAGE (serial analysis of gene expression)

    DNA-microarrays e Oligo-microarrays (mRNA cDNA)

    Spotted Arrays-cDNA ou DNA genmico-Oligonucleotdeos-24.000 anlises

    AFFYMETRIX-comercial-500.000 anlises

    (Velculescu et al, 1997)

    RNMICA: Mtodos

  • 10/7/2013

    16

    RNMICA: Mtodos

    Quantificao em larga escala (open arrays)

    ViiATM 7 Real-time PCR system

    TaqmanLow Density Array (TLDA)

    RNMICA: Mtodos

  • 10/7/2013

    17

    (Wang et al, 2009; Blow, 2009)

    (Cloonan, 2008, Nature Methods)

    RNMICA: Single Cell

  • 10/7/2013

    18

    EPIGENMICA

    Cincia que busca esclarecer como o genoma funciona

    complexidade plasticidade

    1. Modificao nas Histonas

    2. Metilao do DNA

    3. RNAs no-codificadores

    (Russel, 2010; Novik et al., 2002)

    Imprinting genmico

    EPIGENMICA: Mtodos

    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

  • 10/7/2013

    19

    PROTEMICA

    1a 2a

    3a 4a

    Modificaes ps-traducionais (MPT):

  • 10/7/2013

    20

    1.Identificao de protenas com alteraes ps-traducionais

    Anticorpos mod-especficos

    P

    Fc

    2D gel eletroforesis

    (Klopfleischet al., 2010)

    PROTEMICA: Mtodos

    1.Identificao de protenas com alteraes ps-traducionais

    = SDS-PAGE + shotgun proteomics

    (August et al., 2008)

    HPLC + espectrofotometria de massa

    PROTEMICA: Mtodos

  • 10/7/2013

    21

    2.Determinao de protenas em mistura complexa

    Electrospray ionization (ESI)

    Matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI)

    (Fenn, 1989)

    PROTEMICA: Mtodos

    3.Determinao de interaes entre protenas

    Predies 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

    PROTEMICA: Mtodos

    http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11125103http://dip.doe-mbi.ucla.edu/dip/Main.cgihttp://dip.doe-mbi.ucla.edu/dip/Main.cgihttp://dip.doe-mbi.ucla.edu/dip/Main.cgihttp://dip.doe-mbi.ucla.edu/dip/Main.cgihttp://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11125103http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11125103

  • 10/7/2013

    22

    Antibody microarray

    (Screekumar et al., 2001)

    PROTEMICA: Mtodos

    Protein arrays

    (Zhu & Sneider, 2003)

    PROTEMICA: Mtodos

  • 10/7/2013

    23

    METABOLMICA

    Area da

    Genmica Transcriptmica Protemica Metabolmica

    Genmica e Metabolmica comparativas Bioqumica e Bio Mol comparativas

    Alvos potenciais

    Validao dos alvos

    Alvos de drogasProtenas Composto qumico,

    protena ou anticorpo.

    FARMACOGENMICA

    (Marshal, 1997)

  • 10/7/2013

    24

    TOXIGENMICA

    Estudo de como o genoma est envolvido na resposta ao stress

    ambiental e agentes txicos

    (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 eficincia