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METAGENÔMICA
06 de Fevereiro de 2015.
FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS - UNESP
Esther CamiloDoutorado em Ciências Biológicas - Genética
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MICROORGANISMOS
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São responsáveis por metade do oxigênio produzido no planeta.
Há 100 vezes mais genes de micro-organismos em nosso corpo que os nossos próprios genes.
Decompositores, importância econômica, Engenharia genética, síntese de vitaminas.
IDENTIFICAÇÃO DE MICROORGANISMOS
IDENTIFICAÇÃO DE MICROORGANISMOS
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Morfologia da colônia
Testes químicosTestes sorológicos
IDENTIFICAÇÃO DE MICROORGANISMOS
IDENTIFICAÇÃO DE MICROORGANISMOS
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Morfologia da colônia
Testes químicosTestes sorológicos
Cultivar nem sempre é possível
IDENTIFICAÇÃO DE MICROORGANISMOS
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Somente uma pequena fração da diversidadebacteriana existente na Terra pode ser cultivada em laboratório.
Por que?
as condições ideais para sua sobrevivência não é conhecida.
METAGENÔMICA
METAGENÔMICA
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“As abordagens meta-ômicas, tais como metagenômica e
metatranscriptômica expõem os genes/transcritos e eventualmente
proteínas e metabólitos de milhares de micro-organismos para posterior
análise de suas funções bioquímicas e interações em nível de sistema.”
METAGENÔMICA
METAGENÔMICA
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Adição de clorofórmio e precipitação do DNA sobrenadante com isopropanol.
Eletroforese para separação do DNA.
METAGENÔMICA
METAGENÔMICA
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Amplificação de sequências específicas e posterior sequenciamentodessas partes.
Construção de bibliotecase sequenciamento do metagenoma completo.
RNA RIBOSSOMAL (desde 1990)
METAGENÔMICA
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Amplificação do rRNA 16S
Amplificação do rRNA 18S
RNA RIBOSSOMAL (desde 1990)
METAGENÔMICA
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RNA RIBOSSOMAL (desde 1990)
METAGENÔMICA
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DESVANTAGENS
1. Amplificação desigual das espécies.
2. Sequências quiméricas causadas por amplificaçãoerrônia do PCR (> 30%)
SHOTGUN
METAGENÔMICA
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Amplificação de sequências específicas e posterior sequenciamentodessas partes.
Construção de bibliotecase sequenciamento do metagenoma completo.
SHOTGUN
METAGENÔMICA
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Montagemparcial
AnáliseConstruçãodas bibliotecas
https://www.ebi.ac.uk/metagenomics
ANÁLISES
METAGENÔMICA
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ANÁLISE TAXONÔMICA
METAGENÔMICA
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ANÁLISE TAXONÔMICA
METAGENÔMICA
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ANÁLISE TAXONÔMICA
METAGENÔMICA
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Identificação de novas espécies.
Análise de diversidade.
Comparação entre populações de diferentes localidades.
ANÁLISE FUNCIONAL
METAGENÔMICA
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ANÁLISE FUNCIONAL
METAGENÔMICA
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Busca de novas sequências com aplicações funcionais
Reconstrução de vias presentesna comunidade.
Comparação funcional.
Desafios
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Campo em expansão e cheio de desafios
Milhões de peças diferentes.
Milhares de diferentes quebra-
cabeças.
Todos misturados.
Muitas peças estão faltando.
Não há figura de referência na caixa.
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PRINCIPAIS FERRAMENTAS
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PRINCIPAIS FERRAMENTAS
http://huttenhower.sph.harvard.edu/humann
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PRINCIPAIS FERRAMENTAS
APLICAÇÕES
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Fator de impacto 2014 = 39,1
IBTEC BOTUCATU
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PESQUISA LOCAL
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PESQUISA NO MUNDO: O QUE JÁ É POSSÍVEL?
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PESQUISA NO MUNDO: O QUE JÁ É POSSÍVEL?
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PESQUISA NO MUNDO: O QUE JÁ É POSSÍVEL?
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Antibiotic Resistance Gene Determinants (ARGD)
• Genes de resistência são resultados da adaptação através do rearranjo gênico ou mutação?
• Ou ainda transferência horizontal?
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A metagenômica mostra que reatores anaeróbio-aeróbio de baixa energia reduz os níveis de resistência a antibióticos dos genes a partir de águas residuais domésticas.
Fluxo de trabalho científico (Workflow)
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• Um número de componentes conectados.
• Cada componente é responsável pela execução de um
fragmento da funcionalidade total.
• Permite a descrição, gerenciamento e compartilhamento das
análises científicas.
PRINCIPAIS FERRAMENTAS
Links
Taverna para construir workflowshttp://www.taverna.org.uk/
Galaxy para workflow managmenthttp://www.taverna.org.uk/
Para fazer montagem de genomashttp://metavelvet.dna.bio.keio.ac.jp
Download arquivos do cursowww.lab-bioinfo.com/EBI
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Agradecimentos
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