Marcadores Moleculares

Transcrição

1 Marcadores Moleculares Pedro Fernandes Instituto Gulbenkian de Ciência Oeiras, Portugal LEBM - Bioinformática 1

2 No corpo humano Há 30,000 proteínas diferentes As proteínas: São os blocos de construção da maior parte das estruturas celulares e dos organismos Certas proteínas (enzimas) catalizam as reacções químicas que possibilitam a vida Controlam a expressão dos genes As proteínas replicam o material genético LEBM - Bioinformática 2

3 Dogma central da Biologia Molecular DNA RNA Proteína Como explicar a enorme diversidade biológica? LEBM - Bioinformática 3

4 Diversidade biológica II SPLICING ALTERNATIVO Proteína DNA RNA Proteína LEBM - Bioinformática 4

5 Diversidade biológica III RNAi sirna sirna RNAi RNA Interferência RNA Proteína RNA Proteína RNA Proteína DNA RNA Proteína RNA Proteína RNA Proteína RNA Proteína LEBM - Bioinformática 5

6 Diversidade biológica III Modificações pós-translacionais Proteína Proteína Proteína Proteína Proteína Proteína LEBM - Bioinformática 6

7 Os fenómenos que geram diversidade foram observados, apesar da sua baixa incidência, com as metodologias bioinformáticas Grandes quantidades de informação genómica Métodos estatísticos Algoritmos de inferência LEBM - Bioinformática 7

8 Hereditariedade Caracteres que se herdam (completamente ou quase) Car. visíveis Cabelo Forma dos olhos, lábios Cor dos olhos Cor da pele Doenças Fibrose quística Distrofia muscular Surdez (vários tipos) Mentais (várias) LEBM - Bioinformática 8

9 Hereditariedade Caracteres que se herdam parcialmente Car. Visíveis Altura do corpo Capacidades cognitivas Massa corporal Alguns traços de personalidade Doenças Diabetes Asma Esquizofrenia LEBM - Bioinformática 9

10 Websites sobre DNA, herditariedade LEBM - Bioinformática 10

11 Seguir hereditariedade Família População Espécie Genomas LEBM - Bioinformática 11

12 Genética no século XX Leis de Mendel 1911 Morgan (Dros. Melanogaster) Enzimas de restrição 1983 PCR 2000 Genoma Humano (rascunho) LEBM - Bioinformática 12

13 Conhecemos muitos genes Mas procurá-los sistematicamente sempre é muito custoso Nem sempre é necessário ter informação exaustiva A informação local de boa qualidade é suficiente para muitas situações Diagnósticos Decisões terapeuticas, etc LEBM - Bioinformática 13

14 Aplicação de marcadores Medicina Genética populacional Ciência forênsica Paleontologia e Arqueogenética Etc LEBM - Bioinformática 14

15 Genética de populações Forças que mudam a frequência de genes Migração Mutação Selecção Deriva (drift) LEBM - Bioinformática 15

16 Arqueogenética humana Genética populacional humana Investigação em pop. desaparecidas Eva Mitocondrial (16k pb) Adão do Cromossoma Y (25M pb) (Y-mrca: most recent common ancestor) No passado recente e no presente: Estudos do impacto da imigração LEBM - Bioinformática 16

17 Mapa do Cr Y Homem vs Cão Há sintenia mas é complexo! LEBM - Bioinformática 17

18 Mapa Cr Y Homem vs Chimp. Há sintenia mais simples de descrever LEBM - Bioinformática 18

19 Locus Localização no cromossoma Bandas (visual) LEBM - Bioinformática 19

20 Localização por marcadores LEBM - Bioinformática 20

21 Informação sobre o marcador >4 dna:chromosome chromosome:ncbi35:4: : :1 AAGTGGGGCCTCCTTGTCCAGGTCTCACTGCTTTGCACCGTGGTCAGAGGGA CTGTCAGC TGAGCTTGAGCTCCCCTGGAGCCAGCAGGGCTGTGATGGGCGAGTCCCGGA GCCCCACCC AGACCTGAATGCTTCTGAG LEBM - Bioinformática 21

22 O lugar do marcador no mapa LEBM - Bioinformática 22

23 Tipos de Marcadores SNP STR - Microsatélites STR - Minisatélites LEBM - Bioinformática 23

24 Tipos de Marcadores SNP Polimosfismos de nucleótido simples permitem seguir traços hereditários. Podem estar dentro ou perto de genes LEBM - Bioinformática 24

25 Tipos de Marcadores STR (short tandem repeats) Microstélites (< 150 pb) Ex: CA CA CA CA CA Altamente frequentes no genoma humano, cada 1k ou 2k pares de bases. O número de repetições por locus é altamente variável entre indivíduos da mesma espécie. Testes de paternidade. Genética de populações LEBM - Bioinformática 25

26 Website sobre genes e doença Diagnóstico da doença de Huntington baseado em STR LEBM - Bioinformática 26

27 Tipos de Marcadores STR (short tandem repeats) Minisatélites (< 100 pb) Ex: TTAGGG TTAGGG TTAGGG Permitem seguir taxas de mutação, localizar regiões específicas para splicing alternativo, regulação da expressão génica, instabilidade, etc LEBM - Bioinformática 27

28 Métodos numéricos Máxima verosimilhança Estatística Bayesiana MCMC (Markov Chain Monte Carlo) Variantes considerando amostragem Variantes considerando momentos LEBM - Bioinformática 28

29 Problemas Convergência Tempo de cálculo com conjuntos de dados grandes Substituição de amostras por estimadores Aproximações e simplificação Qualidade dos modelos LEBM - Bioinformática 29