Genómica Tema 14: Genómica

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 Tema 14: Genómica

Mapas físicos y genéticos Xg Proteína grupo sanguíneo Ictiosis (un efermedad de la piel) Albinismo ocular Angioqueratoma (crecto celular) Centrómero Fosfoglicerato-quinasa Alfa-galactosidasa Xm Deutan (ceguera color rojo-verde) G6PD Protano (ceguera color rojo-verde) Hemofilía A Mapas genéticos (de ligamiento o recombinación): basados en distancias o frecuencias de recombinación Mapa de ligamiento parcial del cromosoma X de la especie humana Tema 14: Genómica

Mapa genético del Cromosoma 1 Homo sapiens. Tema 14: Genómica

Mapas físicos y genéticos Mapas 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. FISH Alta resolución: Mapas de restricción, electroforesis en campo pulsante, secuenciación DNA Tema 14: Genómica

Mapas físicos y genéticos Tema 14: Genómica

El 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 Tema 14: Genómica

Secuenciación automatizada del DNA Secuenciación basada en la terminación de cadena Tema 14: Genómica

Proyecto Genoma humano Ensamblaje de secuencias de DNA contiguas Estrategia del perdigonazo (shotgun) Gran éxito en microorganismos (Haemophilus influenzae) Aproximación Clon a clon (Consorcio público) Aproximación del perdigonazo dirigida (Celera Genomics) Francis S. Collins Proyecto Genoma humano Consorcio público J. Craig Venter PE Celera Genomics Tema 14: Genómica

Arquitectura del genoma de Haemophilus influenzae Tema 14: Genómica

Microorganismos secuenciados Tema 14: Genómica

Aproximación consorcio público: clon a clon (jerárquica) Tema 14: Genómica

Aproximación consorcio público: clon a clon (jerárquica) Tema 14: Genómica

Mapeo y Anclaje de STSs STS (Sequence tagged sites): Secuencia conocida (permite ensayo con PCR) Único Fuentes de STS ESTs (Expressed sequence tags) SSLPs (single sequence length polymorphisms) Random genomic sequences Tema 14: Genómica

Mapa de STSs Tema 14: Genómica

Integración de mapas mediante el anclaje de STSs Contigs Mapa de clones Mapa de STSs Recombinación RH Tema 14: Genómica

Estrategias de secuenciación del genoma: Clon a clon vs. Perdigonazo (shotgun) Tema 14: Genómica

Microorganismos secuenciados 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 shuffling ORFs faltantes de genes existentes Tema 14: Genómica

Conocimiento del número total de genes Cada genoma completo suministra una cornucopia 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 Tema 14: Genómica

Organismos eucariotas secuenciados Caenorhabditis elegans (gusano nemátodo) Saccharamyces cerevisiae (levadura del pan) Drosophila melanogaster (mosca de la fruta) Arabidopsis thaliana (mala hierba de los prados) Tema 14: Genómica

Tema 14: Genómica

# pb Organismo # genes 3000 Mb H. sapiens 120 Mb A. thaliana D. melanogaster 97 Mb C. elegans 12 Mb S. cerevisiae # pb Organismo ~100.000 ~25.000 ~13.600 ~19.000 ~6.000 # genes 3000 genes compartidos entre levadura, drosophila y nematodos (maquinaria básica eucariota) 200 familias en común en fly y nematodo: kit básico para el desarrollo de un animal. 289 genes nefermedades en humanos 177 (61%) en Drosophila. Drosophila 22% no conocidos. Tema 14: Genómica

Bioinformática Lista de bases de datos de biología molecular en NAR http://nar.oupjournals.org/content/ vol28/issue1/ Tema 14: Genómica

Bases de datos Primarias Compuestas Secundarias Tema 14: Genómica

Bases primarias y compuestas de DNA y Proteínas 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) SwissProt Protein Data Bank (at EBI) Protein Data Bank (USA) Protein  Information Resource (PIR at Europe) PRF HOME PAGE Tema 14: Genómica

SRS Tema 14: Genómica

Entrez Tema 14: Genómica

Los ORFs mayores, el 2 y 5, son potenciales genes candidatos Los 6 marcos de lectura posibles obtenidos a partir de una secuencia de 9 kb de un hongo Los ORFs mayores, el 2 y 5, son potenciales genes candidatos Tema 14: Genómica

Protocolo para localización de genes a partir de la inspección de la secuencia Traducción conceptual de la secuencia Detección ORFs Sesgo de codones Límites exón-intrón Secuencias de control río arriba Búsqueda de homologías Tema 14: Genómica

Ejercicio Observa el patrón de bandas fingerprint de una pareja y sus 5 hijos. Contesta a las siguientes cuestiones: ¿Qué marcadores se heredan juntos? ¿Qué marcadores parece ser alelos de un mismo locus? ¿Qué marcadores segregan independientemente? ¿Qué marcadores parecen estar ligados en trans? ¿Qué marcadores pueden estar ligados a la enfermedad P? Tema 14: Genómica

Ejercicio Cinco clones YAC de DNA humano se probaron para STSs. a. Dibuja el mapa físico de los STSs ordenados b. Alinea los YACs en un contig Tema 14: Genómica

Ejercicio 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. ¿Es este hombre homocigoto normal o portador? ¿Son sus tres hermanos normales portador o normales? ¿De qué padre heredaron el alelo cada portador? Tema 14: Genómica