Post on 06-Jun-2015
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Um balanço da Genética Molecular na primeira década do século XXI. Complexidade, está é a ordem!
Prof. Dr. Rinaldo Wellerson PereiraPrograma de Pós Graduação em Ciências
Genômicas e Biotecnologia
Por trás do título desta palestra
Craig Venter, Bill Clinton, Francis Collins26 de Junho de 2000 - East Room – White House
Anúncio do primeiro rascunho do genoma humano
"Today," [Clinton] said, "we are learning the language in which God created life. We are gaining ever more awe for the complexity, the beauty, and the wonder of God's most divine and sacred gift."
Nós temos a sequência!
Genoma deHomo sapiens sapiens
15/02/2001 e 16/02/2001
Organização do Genoma Humano
E o sequenciamento do genoma humano ajudou a clarear o que sabemos sobre:
• Números de Genes• Variabilidade em DNA• Padrão de distribuição da variabilidade em
sequência ao longo do genoma humano
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
Sequenciamento de DNADetecção Simultânea de Quatro Cores
• Sanger • NGS
Shendure, 2008 – Nature Biotechnology
Human genome at ten: the sequence explosion. Nature, 464: 670-671. 2010.
Wetterstrand KA. DNA Sequencing Costs: Data from the NHGRI Large-Scale Genome Sequencing Program Available at: www.genome.gov/sequencingcosts. Accessed [08/28/11]
Número de sequências codificantesGenes
• Década de 90 – 100.000• Artigos Nature e Science 2001 – 35000• Outubro de 2004 - .... – Algo como 25000
RNAs não codificantes
• 90% do genoma humano é transcrito
• Small ncRNA
• Long ncRNA
Variações em Sequência
Padrões de Variabilidade
• Ao final dos anos 90 do século passado a ideia dominante era a de que a variabilidade era distribuída uniformemente ao longo dos genomas
Desequilíbrio de ligação e variação haplotípica
Blocos de haplótipos
Desequilíbrio de ligação x distância
Estrutura haplotípica do genoma humano
Mapeamento de Genes no inicio do século XXI
• Doenças/Fenótipos Mendelianos– Mapeamento por ligação
• Doenças/Fenótipos Complexos– Estudos de associação utilizando variações
funcionais em genes candidatos
• Projeto que se propôs a identificar blocos haplotípicos para as principais populações
HapMap
TagSNPs
• SNPs encontrados dentro de um bloco haplotípico que genotipados nos fornece a maior parte da divesidade haplotípica da região
• Vantagen– Redução do número de SNPs a serem genotipados– Redução nos $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
$
GWAS Genome Wide Association Studies
• Genotipagem de milhares de SNPs utilizando microarranjos da Illumina
• Modelo de Arquitetura Alélica para doenças Complexas – CD/CV – Common Disease/Common Variability
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Published GWA Reports, 2005 – 6/2011To
tal N
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ation
s
951
Calendar QuarterThrough 9/30/10 postings
Published Genome-Wide Associations through 06/2011,1,449 published GWA at p≤5x10-8 for 237 traits
NHGRI GWA Catalogwww.genome.gov/GWAStudies
Então está tudo resolvido!?
Ops! Calma lá!
Não está assim tão claro!
Missing Heritability
• Arquitetura alélica– Alelos raros– Heterogeneidade Alélica– Alelos únicos– Expansão demográfica recente
• Variabilidade estrutural• Epigenética
Arquitetura Alélica dos Fenótipos Complexos
– Alelos raros– Heterogeneidade Alélica– Alelos únicos– Expansão demográfica recente
Variabilidade estrutural
CNVs e doenças complexas
CNVs somáticas - Mosaicismo• Mosaicismo não é um fenômeno novo em genética humana (boa
revisão em Nature Genetics Reviews, 3:748, 2002), mas novas plataformas de análise genômica tem dado uma nova dimensão ao fenômeno
CNVs somáticas - Mosaicismo
CNVs somáticas - Mosaicismo
Epigenética
Ambiente e epigenética
Variação fenotípica normal
Modificado de:
?
Ambiente e Epigenética
Livros
Gêmeos MZ são iguais?
Transmissão epigenética transgeracional transgeracional
Next Generation Sequencing
• Doenças Complexas
• Doenças Mendelianas
Doenças Mendelianas
• Doenças muito raras não tem número de famílias suficiente para estudos de ligação ou mapeamento por homozigozidade
• Doenças Mendelianas esporádicas por mutações de novo
• Heterogeinidade de loco• Heterogeinidade de fenótipo
Exoma
• Estima-se que 90% das doenças mendelianas tem como causa variações em exons
• Exoma é o sequenciamento de todos ou quase todos exons em uma amostra
• O primeiro passo é separar os exons do restante do DNA
• Estima-se o exoma humano em 35 a 40 Mb (aproximadamente 1 % do genoma total)
Captura de Exons
Captura de 180.000 exons codificantesCaptura de 541 exons de micro RNAs
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Contatos
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rinaldo.pereira@catolica.edu.br
rinaldo.ucb rinaldo_pereira
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