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Genómica
Licenciatura em Ciências BiomédicasDepartamento de Ciências da Saúde, UCP
Maio2013
Genómica 12-13 MJC 2
Sumário
• Metagenómica – o que é?• Necessidade da metagenomica• Abordagens metagenómicas:
Colheita e processamento inicial de amostras Anotação dos dados
Baseada em funções Baseada em sequências
• Resultados e aplicações. Exemplos.
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Metagenómica
Conjunto de técnicas
Área do conhecimento
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Genómica
Genómica estrutural
Construção das
sequênciasMontagem Anotação
Epigenómica
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Espécies/Indivíduos
Comunidades/Ambientes
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Conjunto de técnicas
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Métodos experimentais e computacionais
Diversidade e dificuldade na cultura dos microrganismos
Técnicas aplicadas ao conhecimento da composição e actividade das comunidades
Forma de representar uma complexidade que não pode ser caracterizada exaustivamente.
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Área do Conhecimento
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Escala diferente de estudo
Transcende o individuo
Descreve a Comunidade
Conhecimento de redes de genes com funções supra-organismos
Biologia de sistemas para comunidades
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Dificuldades associadas à cultura
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Postulados de Koch
Descrição do MO apenas em casos
de doença
Cultura pura e caracterização
Inoculação em hospedeiro
saudável
Reisolamento e recaracterização.
Identificação de microrganismos
Testes de visualização
Testes bioquímicos de culturas puras
Testes moleculares de dulturas puras
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Mas ….
• Não se conhecem os requisitos de cultivo da grande maioria dos MO
• Na natureza os microrganismos não existem em culturas puras
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Dificuldades no cultivo - Evidência
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Dificuldades no cultivo - Consequência
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Tipos de Diversidade
• Morfológica– Métodos de visualização
• Metabólica– Métodos moleculares
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O mundo é dos microrganismos
• Nº de espécies: >> Milhões?? O que é uma especie?• Nº de indivíduos: 5x1030
• Reserva de biomassa (C, N e P)• Diversidade de habitats: 340°C, tropoesfera até
profundezas do solo.• Diversidade metabólica: fotossíntese sem oxigénio,
vários tipos de fermentações, metabolismos produtores de energia a partir de vários substratos.
• Impacto ambiental: remediação, patologias, comensais, produção de energia, alimentação, fotossíntese
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Como se conhecem então os Microrganismos?
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Perez-Losada et al Infection, Genetics and Evolution 16:38-53, 2013
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Microrganismos = Desafios
• Mais diversos do que se pensava• Regras de herditariedade e evolução
diferentes das dos eucariotas
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Maior diversidade do que esperado
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E. coli :Bactéria muito conhecida3 estirpes da mesma espécie (16ssRNA)Partilha muito baixa de genes expressosEfeitos na comunidade altamente diferenciados
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Herditariedade Evolução
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Como é que a metagenómica pode ajudar?
• Abordagem:– Comunidade versus espécies ou estirpes
• Técnicas:– DNA total das amostras versus DNA amplificado
por PCR
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Abordagens experimentais
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Nature Microbiology reviews 2005 “Focus on Metagenomics”
Relembrar clonagem e vetores
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Bibliotecas de DNA
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Quanto mais DNA mais informação:Extracção eficaz para todas as espéciesTamanho dos fragmentos é fundamentalClonagem é um passo que pode dificultar a análise
Daniel, R. (2005)
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Vantagens e desvantagens dos vectores
20-05-2013Daniel, R. (2005)
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Procura dos genes/Anotação
• Por funçãoNormalmente metabólicaImplica que se consegue expressar a sequência nos vectores
• Por sequências conhecidas– Trabalho bioinformático depois da sequenciação.– Requer poder computacional extremo.
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Screening por função
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Daniel, R. (2005)
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Screening por função vs sequência
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Trabalho para a aula:
• Procurar estudos de metagenómica de ambientes humanos. Usar pesquisa do Pubmed (2 alunos), do Science direct (2 alunos) e google scholar (2 alunos).– Verificar qual foi a aproximação experimental (obtenção
e processamento inicial da amostra)– Verificar qual foi a abordagem para a clonagem utilizada– Verificar qual foi a estratégia usada para descobrir novos
genes. (Sequence driven ou function driven)– Verificar que aplicações pode ter na saúde humana
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Referências
• Nature Reviews Microbiology 3, 470-478 (June 2005) | doi:10.1038/nrmicro1160. Na pasta do molar.
• Aula de genómica WSU (Na pasta do molar).• Artigos a analisar na pasta do molar.
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