Genómica y Proteómica en plantas

Biotecnología Vegetal 2008

Arabidopsis thaliana

* seq por The Arabidopsis Genome Initiative Nature (2000) 408, 796-815. * primer organismo vegetal con el genoma secuenciado

* aprox 25498 genes* codifica proteinas de 11000 familias

Oryza sativa (Arroz)* seq por Syngenta & Myriad Genetics Science (2002) 296, 79-92* aprox 55615 genes

Desde 1995, mas de 180 organismos secuenciados

3 de plantas superiores (Phopulus trichicarpa, (Black Cottonwood) 2004 seq por DOE)

http://www.genomenewsnetwork.org/resources/sequenced_genomes/

Características de los genomas vegetales

TAMAÑO: es variable en diferentes especies de plantas

Características de los genomas vegetales

SECUENCIAS DISPERSAS Y REPETITIVAS: Probablemente derivadas de transposones

Presentes en otros genomas eucariotasSe dividen en 2 tipos

Clase I: Retrotrasnsposones que replican a través de intermediario de RNA(alto numero en cada round de transposision)

Clase II: Se mueven directamente como DNA, cambian de posición sin incremento en número

A. thaliana ------ 10% de su genoma son elementos transponibles

Múltiples genomas

Mayoría de las plantas son poliploides n>2

Arabidopsis ---- diploide

Trigo 6x

Frutilla 10 x

Desventajas ---- a mayor carga genética, mayores problemas para mejoramiento genético

2x, 4x o 6x

Identificación de genes por mutagénesis

Importante conocer si los genes u ORF tienen alguna función

2 estrategias ---- introducción de un gen en un organismo

KO por mutagénesis

Estrategias más utilizadas en plantas

----- Mutagénesis insercional----- TILLING (mutagenesis quimica + PCR)----- RNAi

Mutagénesis insercional

KO de genes ----- Se elimina la actividad de un gen o su producto

En plantas metodologías mas comunes son inserción de T-DNA o transposón

Tecnología T-DNA

http://signal.salk.edu/cgi-bin/tdnaexpress

Base de datos con 50.000 inserciones en Arabidopsis

SIGnAL (Salk Institute Genomics Analysis Laboratory)

Otros sitios

Arabidopsis Knockout Facility at the University of Wisconsin.

Generación de mutantes insercionales por T-DNA

Análisis de T-DNA mutants

Mutante nula con única inserción en el gen de interés

Perfil de Expresión - Genómica funcional Estudio de la expresión de genes

EST sequencingDiferential DisplaycDNA microarrays

cDNA microarrays -----

Ventajas ---- se pueden monitorear la expresión de alto numero de genes

chip de Arabidopsis con 2prox 26000 genes

Chips pueden producirse a partir de cDNA a partir de oligos sintetizados

También pueden ser de 1 o 2 colores de detección

1 color2 colores

Proteómica

Es el estudio en gran escala de proteínas: estructura, localización y función

Constituye el paso siguiente luego de la genómica

Es más complejo su estudio. El número de proteínas puede ser un orden superior al de genes

Diversidad dada por ej por splicing alternativo, proteínas oligoméricas, diferencias de expresión en distintos tejidos, modificaciones postraduccionales de proteínas, etc

Esquema genereral de estudio de proteínas en gran escala

Parte de la proteómica estudia las interacciones entre proteínas

Yeast o Bacterial two hybrid systems

Co-inmunoprecipitación

Cromatografía de afinidad

Microarrays de proteínas

Protein Arrays

• Detect proteins

• monitoring protein expression levels

• Investigate protein interactions and functions

make possible the parallel multiplex screening of thousands of interactions, protein-antibody, protein-protein, protein-ligand protein-drug, enzyme-substrate screening multianalyte diagnostic assays

2D-Blue Native gels

2D- DIGE (Differential gel electrophoresis)