Análise genômica 2013

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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?

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2

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COMPLEXIDADE BIOLÓGICA

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4

QUAL A BASE GENÉTICA

DA COMPLEXIDADE???

A variabilidade protéica não aumenta com a complexidade mas exige maior regulação da expressão

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Quantidade de DNA não-codificante = complexidade

Szymansky et al. 2005; Mattick, 2007

BASE GENÉTICA DA COMPLEXIDADE

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6

SIGNIFICÂNCIA BIOLÓGICA?

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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)

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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) GENÔMICA

TRANSCRIPTÔMICA (GENÔMICA FUNCIONAL) PROTEÔMICA

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(Palsson, 2002)

A ERA DAS ÔMICAS

1944 1953 1866 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

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10 1975 1983 1963 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

1995 1987

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,

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Projeto GENOMA HUMANO

- Collins et al. Science, 300(5617):286-90. -Pennisi et al, Science, 300 (5618):409

2003 2003

1999

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

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dias@ibb.unesp.br

GENÔMICA

Estudo do genoma de um organismo

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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

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14 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

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Variações noTRANSCRIPTOMA: 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

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16

RNÔMICA: Métodos

Quantificação em larga escala (open arrays)

ViiATM _{7 Real-time PCR system}

Taqman®Low Density Array (TLDA)

(17)

(Wang et al, 2009; Blow, 2009)

(Cloonan, 2008, Nature Methods)

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18

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):

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PROTEÔMICA

1a 2a

3a _4a

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20 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

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2.Determinação de proteínas em mistura complexa

Electrospray ionization (ESI)

Matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI)

(Fenn, 1989)

PROTEÔMICA: Métodos

(22)

22 Antibody microarray

(Screekumar et al., 2001)

PROTEÔMICA: Métodos

Protein arrays

(Zhu & Sneider, 2003)

(23)

METABOLÔMICA

Area da

Genômica Transcriptômica Proteômica Metabolômica

Genômica e Metabolômica comparativas Bioquímica e Bio Mol comparativas

Alvos potenciais

Validação dos alvos

Alvos de drogas

Proteínas Composto químico,

proteína ou anticorpo.

FARMACOGENÔMICA

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24

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