Marcadores Moleculares Pedro Fernandes Instituto Gulbenkian de Ciência Oeiras, Portugal 04-12 12-20062006 LEBM - Bioinformática 1
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 04-12-2006 LEBM - Bioinformática 2
Dogma central da Biologia Molecular DNA RNA Proteína Como explicar a enorme diversidade biológica? 04-12-2006 LEBM - Bioinformática 3
Diversidade biológica II SPLICING ALTERNATIVO Proteína DNA RNA Proteína 04-12-2006 LEBM - Bioinformática 4
Diversidade biológica III RNAi sirna sirna RNAi RNA Interferência RNA Proteína RNA Proteína RNA Proteína DNA RNA Proteína RNA Proteína RNA Proteína RNA Proteína 04-12-2006 LEBM - Bioinformática 5
Diversidade biológica III Modificações pós-translacionais Proteína Proteína Proteína Proteína Proteína Proteína 04-12-2006 LEBM - Bioinformática 6
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 04-12-2006 LEBM - Bioinformática 7
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) 04-12-2006 LEBM - Bioinformática 8
Hereditariedade Caracteres que se herdam parcialmente Car. Visíveis Altura do corpo Capacidades cognitivas Massa corporal Alguns traços de personalidade Doenças Diabetes Asma Esquizofrenia 04-12-2006 LEBM - Bioinformática 9
Websites sobre DNA, herditariedade http://www.dnaftb.org/dnaftb http://www.dnai.org/index.htm 04-12-2006 LEBM - Bioinformática 10
Seguir hereditariedade Família População Espécie Genomas 04-12-2006 LEBM - Bioinformática 11
Genética no século XX...1860 Leis de Mendel 1911 Morgan (Dros. Melanogaster)...... 1971 Enzimas de restrição 1983 PCR 2000 Genoma Humano (rascunho) 04-12-2006 LEBM - Bioinformática 12
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. 04-12-2006 LEBM - Bioinformática 13
Aplicação de marcadores Medicina Genética populacional Ciência forênsica Paleontologia e Arqueogenética Etc. 04-12-2006 LEBM - Bioinformática 14
Genética de populações Forças que mudam a frequência de genes Migração Mutação Selecção Deriva (drift) 04-12-2006 LEBM - Bioinformática 15
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 04-12-2006 LEBM - Bioinformática 16
Mapa do Cr Y Homem vs Cão Há sintenia mas é complexo! 04-12-2006 LEBM - Bioinformática 17
Mapa Cr Y Homem vs Chimp. Há sintenia mais simples de descrever 04-12-2006 LEBM - Bioinformática 18
Locus Localização no cromossoma Bandas (visual) 04-12-2006 LEBM - Bioinformática 19
Localização por marcadores 04-12-2006 LEBM - Bioinformática 20
Informação sobre o marcador >4 dna:chromosome chromosome:ncbi35:4:3282423:3282561:1 AAGTGGGGCCTCCTTGTCCAGGTCTCACTGCTTTGCACCGTGGTCAGAGGGA CTGTCAGC TGAGCTTGAGCTCCCCTGGAGCCAGCAGGGCTGTGATGGGCGAGTCCCGGA GCCCCACCC AGACCTGAATGCTTCTGAG 04-12-2006 LEBM - Bioinformática 21
O lugar do marcador no mapa 04-12-2006 LEBM - Bioinformática 22
Tipos de Marcadores SNP STR - Microsatélites STR - Minisatélites 04-12-2006 LEBM - Bioinformática 23
Tipos de Marcadores SNP Polimosfismos de nucleótido simples permitem seguir traços hereditários. Podem estar dentro ou perto de genes 04-12-2006 LEBM - Bioinformática 24
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. 04-12-2006 LEBM - Bioinformática 25
Website sobre genes e doença http://www.ygyh.org/index.htm Diagnóstico da doença de Huntington baseado em STR 04-12-2006 LEBM - Bioinformática 26
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 04-12-2006 LEBM - Bioinformática 27
Métodos numéricos Máxima verosimilhança Estatística Bayesiana MCMC (Markov Chain Monte Carlo) Variantes considerando amostragem Variantes considerando momentos 04-12-2006 LEBM - Bioinformática 28
Problemas Convergência Tempo de cálculo com conjuntos de dados grandes Substituição de amostras por estimadores Aproximações e simplificação Qualidade dos modelos 04-12-2006 LEBM - Bioinformática 29