2 genoma transcriptoma proteoma metaboloma

Ômicas: Genoma, Transcriptoma, Proteoma e Metaboloma Professor: Felipe Vieira de Souza

• Little-boy • Fat-boy • 1945

• Quais efeitos da Radiação sobre o DNA humano?

• Qual efeito da exposição a elevadas doses de radioatividade sobre a taxa de mutações no DNA? • Qual o efeito das mutações sobre as gerações

seguintes?

• 1956 – número de cromossomos humanos • 20 anos – clonagem – gene humano • Betaglobina

• Anos 80 • Sequenciamento

Projeto Genoma Humano • 1990 • Previsão 2005

• Craig Venter – Celera • 1998 • Robotização

• Previsão 2001

Projeto Genoma Humano • Acerelação do processo • 2 ou 3x – falha • Necessário 10 vezes • Antecipação 18 meses

Projeto Genoma Humano • Público • Sequencial – Cromossomos • BACs (Cromossomos Artificiais de Bacterias)

• Celera • Shotgun • Fragmentação

• Computação

• 2001 – Nature e Science • Celera e Consórcio Internacional de Sequenciamento Genoma Humano– rascunho • 90% de precisão

• 2003 • • • •

Consórcio Internacional (Público) 13 anos 99% das regiões 99,99% precisão

Genômica Comparativa • Regiões funcionais – ↑ pressão evolutiva • Não podem mudar muito

• Homem x Camundongo • 75 milhões de anos • Similaridades – regiões com papel funcional • Conservação Ativa

Genômica Comparativa • Regiões funcionais – ↑ pressão evolutiva • Não podem mudar muito

• Homem x Chimpanzé • 5 milhões de anos • ↑ regiões conservadas • Sem função • Conservação passiva

Ômicas • Plataformas tecnológicas • Isolar e caracterizar biomoléculas

• Genômica, transcriptômica, proteômica e metabolômica • A origem etimológica : gene + cromossoma = genoma

genômica

Ômicas Genômica

DNA (Gene) Transcrição

Transcriptômica

RNA

GENÔMICA FUNCIONAL

Tradução Proteômica

Metabolômica

PROTEÍNA Reação enzimática METABÓLITOS

• Genoma

• DNA total – célula • Eucariotos x Procariotos • E. coli – 4,6 Mb • Mosca da fruta – 180 Mb

• Humano – 3.000 Mb

Projetos • Complexidade ≠ ↑ n° de genes • Variação no n° de proteínas – sintetizadas • Splicing alternativo

• Processamento pós traducional • Modificações pós-traducionais

• etc

Organismo

Genoma

Data

Genes Est.

H.influenzae

1.8 Mb

1995

1.740

S.cerevisiae

12.1 Mb

1996

6.034

C.elegans

97 Mb

1998

19.099

A.thaliana

100 Mb

2000

25.000

D.melanogaster

180 Mb

2000

13.061

M.musculus

3000 Mb

-

Desc.

H.sapiens

3000 Mb

2003

25.000

mRNA inativo

Controle Degradação RNA DNA

Transcrito de RNA Primário

Controle Transcricional

mRNA

Controle do Proces De RNA

mRNA Controle Transport RNA

proteína

Proteína

Transcriptoma • Gene – Transcrito • mRNA

• Catalogar todos os tipos de transcritos: • mRNAs • RNAs não codificadores • pequenos RNAs

• Alterações pós-transcricionais

Transcriptoma • Determinar estrutura transcripcional – genes • Seus sítios de início 5’ e final 3’

• Padrões de splicing • Modificações pós-traducionais; • Quantificar os níveis de mudanças de expressão • Durante o desenvolvimento • Sob condições diferentes

• Encontrar microRNAs • Função reguladora

Regulon • Gene – regulado • Diferentes estímulos

• Bactérias • Conjunto de genes – regulados por mesma via • Regulon

• Proteínas ativadoras – promotores

• 1 gene – 1 enzima

• 1 gene – 1 polipeptídeo

Proteômica “Identificação, caracterização e quantificação de todas as

proteínas envolvidas em uma cadeia particular, organela, célula, tecido, órgão ou organismo que pode ser estudado

com o objetivo de fornecer dados confiáveis para o entendimento de determinado sistema.”

Proteômica “Conjunto de proteínas produzidas por uma célula” • Conhecimentos e técnicas • Identificação de proteínas • Interação e interdependência • Processos biológicos

Proteômica • Isolar e caracterizar todas as proteínas • Proteoma de um organismo.

Proteoma Ptn de transporte

Outras

Ptn de membrana

Ptn reguladoras Enzimas

Proteômica Sequência – Estrutura - Função

Proteômica • Estudo proteômico • Separação das proteínas • gel, colunas de afinidade, imunoprecipitação

• Obter a sequência dos aa • Espectrometria de massa

• Eletroforese 2D • Separação e visualização de proteínas • Carga e massa

• Espectometria de Massa • Alta confiabilidade e identificação de proteínas • Fragmentação de proteínas • Análise de peptídeos

mRNA inativo

Controle Degradação RNA DNA

Transcrito de RNA Primário

Controle Transcricional

mRNA

Controle do Proces De RNA

mRNA

Controle de Tradução Controle Transport RNA

proteína

Proteína

Controle Pós-Transducional

Metabolômica • Isolar e caracterizar todos – metabólitos • metaboloma de um organismo.

Metabólitos Primários

Secundários

Rotas principais

Funções específicas

Aplicabilidade da Metabolômica • Aplicações em diversas áreas: • Farmacologia; • Nutrição;

• Ecologia; • Evolução;

Metabolômica na farmacologia

Seleção

Síntese

Industrialização

Ensaios de toxicidade in vitro e in vivo

Busca de marcadores de toxicidade

Mecanismos de toxicidade

Metabolômica na nutrição • Modificações causadas pela alimentação • Metaboloma do indivíduo

Metabolômica na nutrição Alimento

Nutrientes

Macro-nutrientes

Não-nutrientes

Micronutrientes

Contaminantes

Insumos agrícolas

Fitoquímicos

Defensivos

Obrigado!

Professor: Felipe Vieira de Souza Felipe.souza@unifacs.br