BLOQUE I: SECUENCIACIÓN GENÓMICA TEMA 1. Secuenciación de genomas completos.
Tema 14: Genómica1 Genómica Genómica. Tema 14: Genómica2 Mapas genéticos y físicos Métodos de...
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Tema 14: Genómica 1
GenómicaGenómica
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Tema 14: Genómica 2
•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
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Tema 14: Genómica 3
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
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Tema 14: Genómica 4
Mapa genético del Cromosoma
1 Homo
sapiens.
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Tema 14: Genómica 5
Mapas físicos y genéticosMapas físicos y genéticos
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
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Tema 14: Genómica 6
Mapas físicos y genéticosMapas físicos y genéticos
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Tema 14: Genómica 7
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
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Tema 14: Genómica 8
Secuenciación automatizada del DNASecuenciación automatizada del DNA
Secuenciación basada en la terminación de cadena
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Tema 14: Genómica 9
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
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Tema 14: Genómica 10
Arquitectura del genoma de Haemophilus
influenzae
Arquitectura del genoma de Haemophilus
influenzae
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Tema 14: Genómica 11
Microorganismos Microorganismos secuenciadossecuenciados
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Tema 14: Genómica 12
Aproximación consorcio público:
clon a clon (jerárquica)
Aproximación consorcio público:
clon a clon (jerárquica)
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Tema 14: Genómica 13
Aproximación consorcio público:
clon a clon (jerárquica)
Aproximación consorcio público:
clon a clon (jerárquica)
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Tema 14: Genómica 14
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
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Tema 14: Genómica 15
Mapa de STSs
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Tema 14: Genómica 16
Integración de mapas mediante el anclaje de STSs
Mapa de Mapa de STSsSTSs
Mapa deMapa deRecombinaciónRecombinación
Mapa deMapa deRHRH
ContigsContigs
Mapa Mapa dede
clonecloness
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Tema 14: Genómica 17
Estrategias de secuenciación del genoma:
Clon a clon vs. Perdigonazo (shotgun)
Estrategias de secuenciación del genoma:
Clon a clon vs. Perdigonazo (shotgun)
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Tema 14: Genómica 18
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
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Tema 14: Genómica 19
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
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Tema 14: Genómica 20
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)
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Tema 14: Genómica 21
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Tema 14: Genómica 22
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
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Tema 14: Genómica 23
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
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Tema 14: Genómica 24
Bases de datos•Primarias•Compuestas•Secundarias
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Tema 14: Genómica 25
•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
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Tema 14: Genómica 26
SRS SRS
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Tema 14: Genómica 27
Entrez Entrez
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Tema 14: Genómica 28
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
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Tema 14: Genómica 29
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
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Tema 14: Genómica 30
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?
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Tema 14: Genómica 31
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
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Tema 14: Genómica 32
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