Histórico e introdução ao sequenciamento

Transcrição

1 Histórico e introdução ao sequenciamento Disciplina: Biologia Molecular 6855 T1 e T2 Ciências Biológicas Watson e Crick modelo molecular de DNA 1953 Science Museum - Exhibition Road, South Kensington, London, SW7 2DD Profa. Dra. Maria Aparecida Fernandez

2

3 1953 JAMES WATSON e FRANCIS CRICK Descrição da estrutura física do DNA baseando-se nos estudos de difração de raio X de Rosalind Franklin e Maurice Wilkins e em estudos químicos da molécula Modelo da dupla fita proposto foi fundamental para a compreensão do mecanismo de transmissão e execução da informação genética

4 The original DNA model by Watson and Crick. Photo: Cold Spring Harbor Laboratory Archives Rosalind morreu em 1958 de cancer. O comitê de premio Nobel não concede posthumus premio

5 Sequenciamento de DNA Uma das ferramentas mais importantes na medicina, agricultura, ciência forense e em inúmeras outras áreas, é a possibilidade de sequenciamento de DNA. A historia do sequenciamento de DNA tem recebido pouca atenção em geral, sendo que os acontecimentos do periodo de Sanger e colaboradores é extremamente importante para o conhecimento de inovação científica. Frederick Sanger Em 1940, o bioquimico Frederick Sanger, que iniciou o desenvolvimento de metodologias associadas com a análise da composição de proteínas, as quais são fundamentais para cada processo biológico em todos os seres vivos.

6 Sequenciamento de DNA ANO CIENTISTA/EVENTO LOCAL 1955 Sanger determina a sequencia de aminoácidos da insulina Cambridge - UK 1958 Sanger ganha seu primeiro Premio Nobel de Química Cambridge - UK 1960 Sanger inicia o desenvolvimento de sequenciamento de ácidos nucleicos, iniciando com RNA Cambridge - UK 1962 Arber e Dussoix iniciam o estudo de restrição-modificação Geneva-Switzerland 1965 Holley sequencia o primeiro RNA de transferência da Alanina de 77 nucleotídeos Cornell, USA 1965 Arber identifica as enzimas de restrição Geneva-Switzerland 1965 Ledley anuncia a utilização de computadores na biologia e medicina 1965 Sanger, Bronwelee e Barrell publicam o método de fracionamento bi-dimensional de sequenciamento de RNA 1968 Wu e Kaiser sequenciaram a sequencia parcial de DNA viral 1969 Khorana e Klepper publicaram os primeiros estudos sobre PCR NBRF- USA Cambridge - UK Cornell, USA Wisconsin - USA

7 Sanger e o sequenciamento de aminoácidos da insulina Biochem J Aug; 60(4):

8 Holley sequencia o primeiro RNA de transferência da Alanina Nobel em Medicina em 1968 pela estrutura de RNA de transferência de Alanina

9 Sanger e a metodologia de fracionamento de duas dimensões

10 Sequenciamento de DNA ANO CIENTISTA/EVENTO LOCAL 1969 Brock isola novas especies bacterianas de fontes termais no Yellostone National Park - USA Wester University Ohio - USA 1970 Smith e Wilcox isolam a primeira enzima de restrição Johns Hopkins-USA 1971 Wu e Taylor publicam a completa sequencia do bacteriófago Lambda 1971 Danna e Nathans mostram os primeiros experimentos de clivagem de DNA por enzimas de restrição 1973 Gilbert e Maxam publicam a primeira sequencia de 24 pares de bases 1975 Sanger e Coulson publicam a metodologia de plus and minus para sequenciamento de DNA 1977 Sanger apresenta a sequencia completa de nucleotídeos do bacteriófago phi X174 pela metodologia plus and minus 1977 McCallum escreve o primeiro programa de computador para analisar sequencias de DNA Cornell, USA Johns Hopkins-USA Harvad - USA Cambridge - UK Cambridge - UK Cambridge - UK

11 Sanger e Coulson publicam a metodologia de plus and minus Selected Papers of Frederick Sanger: With Commentaries Frederick Sanger, Margaret Dowding World Scientific, 1 de jan de 1996

12 Sanger apresenta a sequencia completa de nucleotídeos do bacteriófago phi X174 pela metodologia plus and minus Selected Papers of Frederick Sanger: With Commentaries Frederick Sanger, Margaret Dowding World Scientific, 1 de jan de 1996

13 Sequenciamento de DNA ANO CIENTISTA/EVENTO LOCAL 1977 McCallum escreve o primeiro programa de computador para analisar sequencias de DNA 1977 Maxam e Gilbert publicam em fevereiro na PNAS uma metodologia complexa, mas que possibilita o sequenciamento de DNA praticamente não mais utilizada 1977 Sanger, Nicklen e Coulson publicam em dezembro a metodologia de utilização para dideoxinucleotídeos para sequenciamento de DNA utilizada ate hoje! 1978 Arber, Nathans e Smith ganham o premio Nobel pela descoberta das enzimas de restrição 1980 Berg, Gilbert and Sanger (segundo Nobel recebem o Premio Nobel. Berg por DNA recombinante e Gilbert e Sanger pelas metodologias de sequenciamento Cambridge - UK Harvad - USA Cambridge - UK Johns Hopkins_USA Geneva-Switzerland Cambridge - UK Harvad - USA

14

15 Maxam e Gilbert publicam em fevereiro na PNAS uma metodologia complexa, mas que possibilita o sequenciamento de DNA

16

17

18

19 Sanger, Nicklen e Coulson publicam em dezembro a metodologia de utilização para dideoxinucleotídeos para sequenciamento de DNA

20 Sanger Method 1. A single strand of DNA to be sequenced (yellow) is hybridized to a 5 end labeled synthetic deoxynucleotide primer(brown). 2. The primer is elongated using DNA polymerase in four separate reaction mixtures containing four normal deoxynucleotide triphosphates (dntps) plus one of dideoxynucleotide triphosphate (ddntps) in a ratio of 100 :1.

21

22

23 Alto numero de nucleotideos Filme de raio X Auto-radiograma Leitura manual TGGCTCGGCCTCAAGTCGAG GTTATCAGATCTGCAACTCAA

24 Sequenciamento de DNA ANO CIENTISTA/EVENTO LOCAL 1980 Dayhoff - o primeiro banco de dados de sequencias DNA NBRF - USA 1985 Mullis publica a metodologia de PCR Cetus corp. USA 1986 Hood, Smith e Hunkapiller desenvolvem a primeira maquina de sequenciamento automático 1990 Lançamento formal do prohjeto de genoma humano USA 1992 GeneBank é integrado ao NIH USA 1995 Venter, primeiro genoma de um procarioto, Hemophilus influenzae, é publicado 1996 Goffeau e colab. Publicam primeiro genoma de um eucarioto unicelular Sacharomyces cerevisae 1998 Ronaghi e Nyren introduzem a metodologia de pirosequenciamento 1998 O primeiro genoma de um organismo multicelular, o Caenorhabditis elegans é publicado California isnt e Applied Biosystems TIGR - USA Louvain - Belgium Stockholm -Sweden Sanger Inst. UK 1999 Sequenciamento do cromossomo humano 22 é publicado Sanger Inst. UK 2000 Primeiro draft do genoma humano é descrito Sequenciamento do genoma de Drosophila melanogaster e do primeiro vegetal, Arabidopis thaliana é publicado

25

26 FIRST GENERATION DNA SEQUENCING Applied Biosystems Genetic Analizer MegaBACE 1000

27

28

29

30

31

32 Eletroferograma