tema 14: genómica1 genómica genómica. tema 14: genómica2 mapas genéticos y físicos métodos de...

Tema 14: Genómica 1

GenómicaGenómica


•Mapas genéticos y físicos•Métodos de secuenciación de genomas

•Secuenciación ordenada (clon a clon)

•STS y ETS•Secuenciación aleatoria (Shotgun)

•El proyecto secuenciación del genoma humano•Mapas de expresión•Bioinformática•Análisis bioinformático

•Mapas genéticos y físicos•Métodos de secuenciación de genomas

•Secuenciación ordenada (clon a clon)

•STS y ETS•Secuenciación aleatoria (Shotgun)

•El proyecto secuenciación del genoma humano•Mapas de expresión•Bioinformática•Análisis bioinformático


Mapas genéticosMapas genéticos (de ligamiento o recombinación): basados en distancias o frecuencias de recombinación

Mapas genéticosMapas genéticos (de ligamiento o recombinación): basados en distancias o frecuencias de recombinación

Xg Proteína grupo sanguíneo

Ictiosis (un efermedad de la piel)

Albinismo ocular

Angioqueratoma (crecto celular)

CentrómeroFosfoglicerato-quinasaAlfa-galactosidasa

Xm

Deutan (ceguera color rojo-verde)

G6PD

Protano (ceguera color rojo-verde)

Hemofilía A

Mapas físicos y genéticosMapas físicos y genéticos

Mapa de ligamiento

parcialdel cromosoma X de la especie

humana


Mapa genético del Cromosoma

1 Homo

sapiens.



Mapas físicosMapas físicos: la distancia entre marcadores es una distancia física real, basada en bp,

Baja resolución: Posición citológica en los cromosomas, o fragmentos delecionados o translocados de cromosomas. Hibridación in situ. FISHAlta resolución: Mapas de restricción, electroforesis en campo pulsante, secuenciación DNA


El proyecto genoma humanoEl proyecto genoma humano

•Construcción de un mapa genético de alta resolución del genoma humano•Producción de una variedad de mapas físicos de todos los cromosomas humanos, y del DNA de organismos modelos seleccionados•Determinación de la secuencia completa del DNA humano y de los DNA de los organismos modelos seleccionados•Desarrollo de medios para la recolección, almacenamiento, distribución y análisis de datos producidos•Creación de la tecnología apropiada para llevar a cabo los objetivos citados

•Objetivo adicional: proyecto de la diversidad del genoma humano


Secuenciación automatizada del DNASecuenciación automatizada del DNA

Secuenciación basada en la terminación de cadena


Estrategia del perdigonazo (shotgun)

Gran éxito en microorganismos (Haemophilus influenzae)

Aproximación Clon a clon (Consorcio público)

Aproximación del perdigonazo dirigida (Celera Genomics)

Ensamblaje de secuencias de DNA contiguasEnsamblaje de secuencias de DNA contiguas

FranciFrancis S. s S.

CollinsCollinsProye

cto Genoma

humano

Consorcio

público

J. Craig J. Craig VenterVenter

PE Celera Genomics

J. Craig J. Craig VenterVenter

PE Celera Genomics


Arquitectura del genoma de Haemophilus

influenzae

Arquitectura del genoma de Haemophilus

influenzae


Microorganismos Microorganismos secuenciadossecuenciados


Aproximación consorcio público:

clon a clon (jerárquica)




Mapeo y Anclaje de STSsMapeo y Anclaje de STSs

STS (Sequence tagged sites): Secuencia conocida (permite

ensayo con PCR)Único

Fuentes de STSESTs (Expressed sequence tags)SSLPs (single sequence length

polymorphisms)Random genomic sequences

STS (Sequence tagged sites): Secuencia conocida (permite

ensayo con PCR)Único

Fuentes de STSESTs (Expressed sequence tags)SSLPs (single sequence length

polymorphisms)Random genomic sequences


Mapa de STSs


Integración de mapas mediante el anclaje de STSs

Mapa de Mapa de STSsSTSs

Mapa deMapa deRecombinaciónRecombinación

Mapa deMapa deRHRH

ContigsContigs

Mapa Mapa dede

clonecloness


Estrategias de secuenciación del genoma:

Clon a clon vs. Perdigonazo (shotgun)

Estrategias de secuenciación del genoma:

Clon a clon vs. Perdigonazo (shotgun)


Microorganismos secuenciadosNuestra visión del árbol de la vida debe ser

modificadaFamilias génicas forman un léxico de

biología molecular50% genes son URFs (unidentified reading

frames) Mínimo número de genes para sostener el

tipo moderno de célula es 256El ancestro común de Gram-positivas y

negativas tenía probablemente más de 1000 genes

Gene shufflingORFs faltantes de genes existentes

Nuestra visión del árbol de la vida debe ser modificada

Familias génicas forman un léxico de biología molecular

50% genes son URFs (unidentified reading frames)

Mínimo número de genes para sostener el tipo moderno de célula es 256

El ancestro común de Gram-positivas y negativas tenía probablemente más de 1000 genes

Gene shufflingORFs faltantes de genes existentes


Cada genoma completo suministra una Cada genoma completo suministra una cornucopia de información biológicacornucopia de información biológica:

Conocimiento del número total de genes

Principios sobre la organización básica del organismo (clases funcionales,...)

Conocer funciones básicas de los genes conservados en distintas especies (léxico biología molecular)

Miramos el bosque, no el árbol


Organismos eucariotas Organismos eucariotas secuenciadossecuenciados

Saccharamyces cerevisiae (levadura del pan)

Caenorhabditis elegans (gusano nemátodo)

Drosophila melanogaster (mosca de la fruta)

Arabidopsis thaliana (mala hierba de los prados)


3000 MbH. sapiens

120 MbA. thaliana

120 Mb (180)

D. melanogaster

97 MbC. elegans

12 MbS. cerevisiae

# pb# pbOrganismoOrganismo

~100.000

~25.000

~13.600

~19.000

~6.000

# genes# genes


Lista de bases de datos de Lista de bases de datos de biología molecular en NARbiología molecular en NAR

http://http://nar.oupjournals.org/nar.oupjournals.org/content/content/vol2vol288/issue1//issue1/

BioinformáticaBioinformática


Bases de datos•Primarias•Compuestas•Secundarias


•European Bioinformatics Institute (EBI-UK) Home Page

•SRSWWW at EMBnet/CNB •The National Center for Biotechnology Information (GenBank)

•NCBI als EEUU: Entrez •DNA Data Bank of Japan (DDBJ) •Nucleic Acid Database •Genome Sequence Database (GSDB) •Genome Database (GDB)

Bases primarias y compuestas de DNA y Proteínas

Bases primarias y compuestas de DNA y Proteínas

•SwissProt •Protein Data Bank (at EBI) •Protein Data Bank (USA) •Protein Information Resource (PIR at Europe) •PRF HOME PAGE

http://www.ebi.ac.uk/



http://www.expasy.ch/srs5/



http://www.ncbi.nlm.nih.gov/




http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Entrez/




http://www.ddbj.nig.ac.jp/



http://ndbdev.rutgers.edu/

http://www.ncgr.org/gsdb

http://www.ncgr.org/gsdb

http://gdbwww.gdb.org/

http://gdbwww.gdb.org/

http://www.expasy.ch/







http://www.rcsb.org/




http://www.mips.biochem.mpg.de/




http://www.prf.or.jp/index.html


SRS SRS


Entrez Entrez


Los 6 marcos de lectura Los 6 marcos de lectura posibles obtenidos a partir posibles obtenidos a partir de una secuencia de 9 kb de una secuencia de 9 kb

de un hongode un hongo

Los ORFs mayores, el 2 y 5, son potenciales genes candidatos


Protocolo para localización Protocolo para localización de genes a partir de la de genes a partir de la

inspección de la secuenciainspección de la secuenciaTraducción conceptual de la

secuenciaDetección ORFsSesgo de codonesLímites exón-intrónSecuencias de control río arribaBúsqueda de homologías

Traducción conceptual de la secuencia

Detección ORFsSesgo de codonesLímites exón-intrónSecuencias de control río arribaBúsqueda de homologías


EjercicioEjercicio

Observa el patrón de bandas fingerprint de una pareja y sus 5 hijos. Contesta a las siguientes cuestiones: a. ¿Qué marcadores se heredan juntos?b. ¿Qué marcadores parece ser alelos de un mismo locus?c. ¿Qué marcadores segregan independientemente?d. ¿Qué marcadores parecen estar ligados en trans?e. ¿Qué marcadores pueden estar ligados a la enfermedad P?


Cinco clones YAC de DNA humano se probaron para STSs. a. Dibuja el mapa físico de los STSs ordenadosb. Alinea los YACs en un contig

EjercicioEjercicio


Este es el pedigrí de una familia con fibrosis quística (en negro). El hijo mayor se ha casado con un primo segundo. Para saber si es portador ha efectuado un test molecular con tres sondas de RFLPs que se sabe están ligadas al gen de la FQ.a. ¿Es este hombre homocigoto normal o portador?b. ¿Son sus tres hermanos normales portador o

normales?c. ¿De qué padre heredaron el alelo cada portador?

EjercicioEjercicio

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