CIÊNCIAS ÔMICAS. UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos Departamento de Medicina Veterinária

Transcrição

1 UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos Departamento de Medicina Veterinária CIÊNCIAS ÔMICAS Pâmela A. Alexandre Zootecnista, MSc. Doutoranda em Biociência Animal

2 Descoberta da estrutura do DNA Watson e Crick, 1953 DNA RNA Proteína

3 Projeto Genoma Humano cientistas 250 laboratórios 18 países US$ 2,7 Bi 13 anos (previsão = 15)

4 Projeto Genoma Humano

5 Projeto Genoma Humano Sequenciadores automáticos Sequenciamento de um gene com 12 mil pb: ano min min ?

6 Custo do Sequenciamento

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8 Brasil 2000 Genoma da bactéria Xylella fastidiosa é sequencia do por pesquisadores paulistas e ganha a primeira capa da Nature para uma pesquisa brasileira 12 milhões de dólares 192 pesquisadores primeira geração de bioinformatas brasileiros

9 High throughput technologies alta performance

10 Bottom-up Top-down

11 Nutrigenômica Genômica Proteômica Transcriptômica Metabolômica Fenômica Genoma Transcriptoma Proteoma Metaboloma Fenoma Metagenômica Epigenômica Farmacogenômica Epigenoma

12 Genômica Sequenciamento Montagem Anotação Genoma de referência Re-sequenciamento Alinhamento com G. R. Descobertas de variantes

13 Genômica O que gera variabilidade genética? Indels (Inserções/Deleções) Inversões Translocações Variação no número de cópias (CNVs) Regiões repetitivas em tandem (Mini/Microssatélites) Polimorfismos de nucleotídeo único (SNP)

14 Genômica O que é um marcador molecular?

15 Exemplos: teste de paternidade

16 Exemplos: pedigree PCR RAPD

17 Exemplo: CNV

18 SNPs

19 Avaliação genética de touros

20 Seleção genômica

21 Genômica Estudo de efeitos como heterose, pleiotropia e epistasia - Interação entre locus e alelos dos genomas Teste de paternidade, identificação de doenças e características produtivas Tem gerado novas ferramentas para os programas de melhoramento - marcadores moleculares, que já são usadas em larga escala em diversas espécies

22 Transcriptômica

23 Transcriptômica É o total de transcrições realizadas em um órgão ou em uma célula em particular Específica Muita variação (estado fisiológico, estímulos físicos, químicos, biológicos ou doenças) Expressão gênica comparativa (diferencial) Interesse especial em doenças como câncer Entender os processos da diferenciação celular Ferramenta para a fertilização in vitro, clonagem, etc

24 Transcriptômica

25 Transcriptômica X

26 Transcriptômica X

27 Transcriptômica

28 Proteômica

29 Proteômica

30 Proteômica

31 Metabolômica Estuda a dinâmica das concentrações de metabolitos ao longo do tempo O metaboloma representa o conjunto de todos os metabólitos em uma célula, fluido biológico, tecido ou organismo, sendo estas substâncias consideradas os produtos finais dos processos celulares pode fornecer um panorama geral sobre o estado fisiológico do organismo

32 Metabolômica

33 Outras ômicas fenótipo genótipo

34 Biologia de sistemas e genômica funcional Campo interdisciplinar de estudo, focado em compreender as complexas interações dentro de um sistema biológico de uma perspectiva holística

35 Biologia de sistemas e genômica funcional (CIVELEK e LUSIS, 2014)

36 Nutrição? Nutrição Produção Animal Genética Manejo

37 Genômica nutricional Objetivo: Estudar as interações entre genoma e nutrientes, para otimizar a saúde e a performance dos animais Existe diversidade genômica entre indivíduos de uma espécie (dentro e entre raças) que afetam a biodisponibilidade e o metabolismo dos nutrientes A disponibilidade de nutrientes varia de acordo com o alimento disponível, custo e palatabilidade Deficiência ou excesso de nutrientes afetam a expressão gênica e a estabilidade do genoma

38 Genômica Nutricional Nutrigenética Nutrigenômica

39 Nutrigenômica Estuda a influência dos nutrientes sobre a estrutura e a expressão do genoma nutrientes são sinais dietéticos detectados por receptores celulares que influenciam a expressão gênica e proteica e posteriormente a produção de metabólitos como a nutrição pode influenciar as vias metabólicas e o controle homeostático?

40 Nutrigenômica

41 Nutrigenômica e epigenômica Epigenética Expressão de micrornas Modificação de histonas Metilação de ilhas CpG Conceito dos quatro Rs recebidos (Received) - nutrição e outros fatores ambientais gravados (Recorded) no epigenoma lembrados (Remembered) por várias gerações de células revelados (Revealed) - através de alterações na expressão gênica, função celular e até mesmo na saúde (Mathers et al., 2008)

42 Nutrigenômica

43 Nutrigenômica

44 Nutrigenômica Influência da nutrição materna antes e durante a gestação na programação do genoma do feto - efeitos fenotípicos de longo prazo Bezerros de vacas alimentadas com dietas de alto amido (milho) apresentaram maior peso ao nascimento e maior peso de carcaça (Radunz et al., 2012) Bezerros de vacas alimentadas com dietas de baixo amido (feno) apresentaram maior gordura intramuscular e escore de marmoreio (Radunz et al., 2012)

45 Nutrigenômica

46 Nutrigenômica

47 Nutrigenômica

48 Nutrigenômica Aumento da razão lisina:calorias, L-carnitina e fibras

49 Genômica Nutricional Nutrigenética Nutrigenômica

50 Nutrigenética Estuda os efeitos da variabilidade genética sobre a interação entre dieta e fenótipo O que gera variabilidade genética? Indels (Inserções/Deleções) Inversões Translocações Variação no número de cópias (CNVs) Regiões repetitivas em tandem (Mini/Microssatélites) Mutações Polimorfismos de nucleotídeo único (SNP)

51 Nutrigenética SNPs Sinônimo: codifica a mesma proteína Não sinônimo: altera a proteína sentido trocado - troca aa sem sentido - parada prematura

52 Nutrigenética

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54 Conclusão Nutrigenética e nutrigenômica ainda são áreas novas mas há várias perspectivas de aplicações: Dietas personalizadas para prevenir/tratar doenças Dietas personalizadas para aumento de produção Melhoramento animal seleção Diminuição do custo de produção Diminuição de impactos ambientais Aumento de precisão de medidas de biodisponibilidade Aumento da precisão de avaliações nutricionais

55 Metagenômica

56 Metagenômica X

57 Metagenômica

58 Farmacogenômica Aplicada às pesquisas e testes clínicos de drogas É o ramo da farmacologia que trata da influência da variação genética na resposta de fármacos em pacientes, correlacionando a expressão do gene ou polimorfismos de nucleotídeo único com a eficácia e/ou toxicidade de uma substância. Seleção de drogas terapêuticas substituída por seleção de pacientes nos quais uma determinada droga seria eficaz - tratamento individualizado

59 Farmacogenômica Muitos dos tratamentos usados hoje foram descobertos por experiência clínica, e não se sabe seu mecanismo de ação Todo clínico terá de ter conhecimentos de farmacogenômica para poder prescrever as drogas ideais para seus pacientes. Isto causará um grande impacto na prática e no ensino da medicina A necessidade de fazer testes genéticos para determinação da conduta terapêutica abrirá uma série imensa de problemas éticos, legais, sociais e econômicos

60 Farmacogenômica contra-indicação farmacogenômica envolvimento das minorias étnicas - inclusão de pessoas, em estudos clínicos, não só por causa de seu diagnóstico mas também devido à cor de sua pele ou à sua origem geográfica abre uma série enorme de questões éticas LICINIO, Julio. Farmacogenômica: oportunidades e desafios. Rev. Bras. Psiquiatr., São Paulo, v. 23, n. 3, p , Sept

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66 UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos Departamento de Medicina Veterinária Obrigada! pamela.alexandre@usp.br