Biotecnologia Genomica na era do sequenciamento de DNA em larga escala
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Biotecnologia genômica na era do sequenciamento de alto desempenho Prof. Rinaldo Wellerson Pereira Bolsista Produtividade CNPq 2 Universidade Católica de Brasília Orientador Permanente: Ciências Genômicas e Biotecnologia, UCB Educação Física, UCB Orientador Credenciado: Patologia Molecular, UNB
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Biotecnologia genômica na era do sequenciamento de alto desempenho
Prof. Rinaldo Wellerson Pereira Bolsista Produtividade CNPq 2
Universidade Católica de Brasília
Orientador Permanente:Ciências Genômicas e Biotecnologia, UCB
Educação Física, UCB
Orientador Credenciado:Patologia Molecular, UNB
DNA
mRNA
Proteínas
Variação Normal ou Patológica
Dogma Central
Cromatina
mRNA ncRNA
Proteínas
Variação Normal ou PatológicaAmbiente
Variação em seqüência Variação estrutural Variação química na cromatina
Epigenômica
Genômica
Transcritômica
Proteômica
Dogma Central
Sequenciamento de DNA
• 1977 -2004 – Evolução e consolidação do método de Sanger
• 2004 - ……. – Plataformas de NGS – Next Generation Sequencing (Na verdade pode ser: “Now Generation Sequencing”)
• Segunda Geração • Terceira Geração
Shendure, 2008 – Nature Biotechnology
Venter, 2010 - Nature
Venter, 2010 - Nature
As plataformas
454 Roche
454 Roche
Futuro – novas tecnologias para seqüenciamento de DNA
Genome Analyser - Illumina
Genome Analyser - Illumina
Genome Analyser - Illumina
Solid Systems – Life Technologies
Helicos - Helicospe
Pacific BioscienceSMRT
Nature Reviews Genetics, 31-45, 2010
Custos
Sequenciando Genomas para Investigar Variabilidade
• SNVs – Single nucleotide variants
• SNPs – Single nucleotide polymorphisms
• CNVs – Copy number variants
• CNPs – Copy number polymorphisms
http://jimwatsonsequence.cshl.edu/cgi-perl/gbrowse/jwsequence/
Sequenciado com 454
Genomas Individuais
Bentley et al.
Wang et al.
http://yh.genomics.org.cn/
http://www.illumina.com/HumanGenome/
Explosão de Genomas Individuais
2001
2004
2007
2008
20092010
Mais e mais Genomas Individuais
Antropologia Molecular
Sequenciamento de Genomas como método de diagnóstico
• Exoma
• Genoma Total
Exoma
Targeted Resequencing
Transcritoma - RNAseq
• Splicing Alternativo
• ncRNA
Splicing Alternativo
• 95% de sequências codificantes multiexônicas apresentam splicing altertivo
• Estima-se que em média, cada sequências codificantes multiexônicas tenha 7 isoformas
• Há variação interpopulacional e interindividual no repertório de isoformas em diferentes tipos celulares
• No começo do começo do entendimento de como estas variações contribuem para a variabilidade normal e patológica
• NGS tem clara vantagem sobre microarranjos baseados em transcritos conhecidos
RNAs não codificantes
• 90% do genoma humano é transcrito
• Small ncRNA
• Long ncRNA
Epigenômica
• Metilação em DNA– Sequenciamento de DNA tratado com bisulfito
Epigenômica• Mapeando DNA associado à modificações em
histonas (CHIP)
CHIP e NGS
Modificações em Histonas
Genoma
mRNA ncRNA
Proteínas
Variação Normal ou PatológicaAmbiente
Variação em seqüência Variação estrutural Variação química na cromatina
Epigenômica
Genômica
Transcritômica
Proteômica
Onde estamos na UCB
• Genômica DF– 454 Titanium– Illumina GAIIx
• Projetos– RNAseq em Leucemia linfóide aguda (FAP-DF)– RNAseq, Metiloma e ChipSeq em projeto de investigação
de mecanismos moleculares envolvidos na adaptação molecular ao exercício aeróbio (Pronex – FAP-DF)
– Exoma, metiloma, RNAseq em Paciente com trissomia do 21/Down e doença mielopoiética transitória com e sem evolução para leucemia (Submetido Edital Universal)
Craig Venter e o genoma sintético
O Personagem
• 1991 – Expressed Sequenced Tags• 1992 – TIGR – The Institute of genome
research• 1995 – Sequenciamento do genoma de
Haemophilus utilizando a técnica de shotgun
• 2001 – Rascunho do Genoma Humano• Dezenas de outros genomas• 2009 – Primeiro Genoma Individual
Humano
Os parceiros
Os caminhos para a célula sintética1995-2010
• Menor genoma de um organismo com capacidade de se autorreplicar
• Ferramenta importante para entender o conjunto mínimo de genes necessários para vida
Genoma Mínimo
Genoma Mínimo
Transplante de Genomas
Genoma Sintético
Mais eficiência
Da bactéria para levedura, de volta para a bactéria
Futuro
• Compreensão da função da maioria dos genes em uma célula
• Construção de genomas mínimos com circuitos complexos para síntese de fármacos, biocombustíveis.....
• Preocupação com a impossibilidade de prever os caminhos da biologia (caminhos tomados por um organismo sintético)
• Preocupação com bioterrorismo ou bioerro
Obrigado
