Genetic Resources and Biotechnology Cenargen



Documentos relacionados
Reação em Cadeia Da Polimerase

PCR tempo real. PCR quantitativo. 52º Congresso Nacional de Genética Foz do Iguaçu

Técnicas de biologia molecular. da análise de genes e produtos gênicos únicos a abordagens em larga escala

Apostila de aula prática REAÇÃO EM CADEIA PELA POLIMERASE (PCR)

PCR in situ PCR Hotstart

WHO GLOBAL SALM-SURV NÍVEL III

BIOTECNOLOGIA FARMACÊUTICA. Aplicação no Laboratório Clínico - PCR APLICAÇÃO DA BIOTECNOLOGIA NO LABORATÓRIO CLÍNICO

PCR MARCADORES MOLECULARES. Prof. Dr. José Luis da C. Silva

O que é a Reacção em Cadeia da Polimerase (PCR)?

Biotecnologia: principais me todos moleculares

Técnicas Moleculares Aplicadas ao Estudo de Patologias

Técnicas moleculares

Kit para calibração de PCR pht

Análise de expressão gênica

Polymerase Chain Reaction

Extração de DNA e Amplificação por PCR

Manual Técnico. quantificação de DNA humano em análises forenses. Para

REAÇÃO EM CADEIA DA POLIMERASE (PCR)

Exercício 3 PCR Reação em Cadeia da Polimerase

IV CURSO DE VERÃO EM BIOLOGIA MOLECULAR E GENÔMICA

Reacção em cadeia da polimerase (PCR -Polymerase chain reaction)

LABORATÓRIO DE BIOENGENHARIA. Métodos rápidos de tipagem de microrganismos

Mestrado em Genética Molecular

Departamento de Zoologia da Universidade de Coimbra

PADRONIZAÇÃO DE ENSAIO DE PCR EM TEMPO REAL EM FORMATO MULTIPLEX APLICADO AO DIAGNÓSTICO DE INFECÇÕES POR HTLV-1 E HTLV-2

PCR Prof. Dr. Fábio Gregori

PCR em Tempo Real PCR Quantitativa (qpcr)

Biologia Avançada Jatropha curcas L.

ANÁLISE GENÔMICA, MAPEAMENTO E ANÁLISE DE QTLs

Avaliação Curso de Formação Pós-Graduada da Biologia Molecular à Biologia Sintética 15 de Julho de 2011 Nome

Toxigenomics: Principles and aplication. Dr. André D. Luchessi

ISOLAMENTO E MANIPULAÇÃO DE UM GENE

Técnicas de PCR: Aplicações e Padronização de Reações

Biologia Molecular. Técnicas Moleculares. Lucas Brandão

Genética Molecular Técnicas aplicadas a produção animal

CARACTERIZAÇÃO MOLECULAR DA DREPANOCITOSE (Anemia Falciforme)

Sequenciamento de DNA

PCR technology for screening and quantification of genetically modified organisms (GMOs)

Sibele Borsuk

Genética e Melhoramento de Plantas

SEQÜENCIAMENTO ENCIAMENTO DE DNA: MÉTODOS E PRINCÍPIOS

deficiências gênicas em amostras de DNA, de seres humanos e/ou animais, o qual além

Antes da descoberta dos sirnas oligonucleotídeos antisenso (ASO) eram usados para silenciar genes

Análise Genética de Ceiba pentandra (samaúma) ocorrentes na área de Influência da UHE Santo Antônio.

Sequenciamento de genomas

Princípios e Aplicações da Técnica de PCR

O papel das nodulinas na fixação biológica do nitrogênio na cultura de soja

Engenharia Molecular. Kit Autossômico GEM. EM-22plex sem extração. Manual Técnico

PCR Real-time thermal cycler Standard thermal cycler

BIOTECNOLOGIA E ENGENHARIA GENÉTICA. Profa. Maria Paula

Sequenciamento de genomas procariotos utilizando tecnologia de nova geração. Introdução ao sequenciamento de nova geração 4/11/14

VI Congresso Brasileiro de Biossegurança Simpósio Latino-Americano de Produtos Biotecnológicos

LICENCIATURA EM MEDICINA

X JORNADA FARMACÊUTICA E V AMOSTRA DESENVOLVIMENTO DE METODOLOGIAS EM PCR EM TEMPO REAL: OTIMIZANDO CUSTOS E PRODUTIVIDADE

TÉCNICAS DE ESTUDO EM PATOLOGIA

DNA polimerases dependentes de "template"

CONCEITOS DE BIOLOGIA MOLECULAR. Jorge Mondego

PROGRAMA TEÓRICO. 2. O Dogma Central da Biologia Molecular

Diagnóstico Molecular da Tuberculose. Profa Dra. Cristiane Cunha Frota

Rev. 04 Out/2013. a) Preparo da etapa de amplificação real time área de pós PCR:

RNA: transcrição e processamento

Curso: Marcadores Moleculares aplicados a organismos de interesse epidemiológico

Técnicas de PCR: Aplicações e Padronização de Reações

Do Corpo Humano ao DNA. Noções de Biologia Molecular. Nucleotídeos - DNA RNA. Dogma central. Prof a. Dr a. Mônica B.

UM NOVO TESTE PARA TUBERCULOSE

Construção de Bibliotecas de cdna

PLANO DE MINICURSO TÍTULO DO MINICURSO: 60 ANOS DO DNA E OS AVANÇOS DA PRODUÇÃO AGROPECUÁRIA

SÍNTESES NUCLEARES. O DNA éo suporte da informação genética. Parte 1 Replicação

NextGeneration ECO One-Step RT-qPCR Kit

TRANSCRIÇÃO DO DNA: Tipos de RNA

Replicação do DNA REPLICAÇÃO DIVISÃO CELULAR E REPLICAÇÃO DNA REPLICAÇÃO. REPLICAÇÃO - Bibliografia

Conceitos Básico sobre Biologia molecular

PROSPECÇÃO DE GENES REGULATÓRIOS E ESTRUTURAIS DE BOTÃO FLORAL DE ALGODOEIRO MORGANNA POLLYNNE N. PINHEIRO

Replicação do DNA. geradas cópias c. idênticas. das moléculas de DNA presentes lula-mãe, a seguir herdadas pelas duas célulasc.

Ácidos Nucleicos 22/12/2011. Funções do Material Genético. informação genética.

Análise genômica 2013

Virologia em Laboratório Fase Pré- Analítica

Rachel Siqueira de Queiroz Simões, Ph.D

Técnicas de PCR: Aplicações e Padronização de Reações

Tecnologia do DNA recombinante. John Wiley & Sons, Inc.

Replicação do DNA a Nível Molecular

Diagnóstico Virológico

Rev. 04 Out/2013. Amostras

Triagem laboratorial: Biologia Molecular I

Transcrição e Tradução. Profa. Dra. Juliana Garcia de Oliveira Disciplina: Biologia Celular e Molecular Turmas: Biologia, enfermagem, nutrição e TO.

Reação Polimerásica em Cadeia (PCR)

Análise de Dados de Expressão Gênica

DNA A molécula da vida. Prof. Biel Série: 9º ano

BIOLOGIA MOLECULAR. Prof. Dr. José Luis da C. Silva

VERIFICAÇÃO DA EFICIÊNCIA DO MÉTODO DE EXTRAÇÃO DE DNA DO FUNGO MYCOSPHAERELLA FIJIENSIS PARA DETECÇÃO ATRAVÉS DE PCR EM TEMPO REAL

Programa de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento de Plantas

BIOTECNOLOGIA. 2. Conceito de clonagem molecular

Transcriptase Reversa (DNA polimerase RNAdependente)

PCR Reação de Polimerase em Cadeia. Termociclador

Universidade Estadual do Norte do Paraná UENP

PCR em Tempo Real / PCR quantitativa (qpcr)

Biologia molecular aplicada ao diagnóstico de vírus

Introdução a PCR em Tempo Real

Replicação Quais as funções do DNA?

Transcrição:

Genetic Resources and Biotechnology Cenargen

Curso PCR em Tempo Real Dr. Júlio Carlyle M. Rodrigues (Cenargen) XVIII MET Salvador, Outubro 2013 Introdução: Reação em Cadeia da Polimerase Mecanismo de replicação; Histórico; Princípios; Aplicações.

Replicação do DNA

Replicação do DNA Mecanismo de reação da DNA polimerase ataque nucleofílico OH/PO 4 ; cofatores: metais divalentes (Mg+2); energia: quebra de pirofosfato; pareamento posiciona dntp corretamente

PCR: histórico 1953 Watson & Crick: estrutura (1962) 1957 Arthur Kornberg: replicação e descoberta da DNA polimerase (1959) 1959 Gobind Khorana: código genético, síntese de oligonucleotídeos (1968) 1969 Thomas D. Brock: isolamento da bactéria Thermus aquaticus 1970 Isolamento do fragmento Klenow 1971 -"... one would hope to obtain two structures, each containing the full length of the template strand appropriately complexedwith the primer. DNA polymerase will be added to complete the process of repair replication. Two molecules of the originalduplex should result. The whole cycle could be repeated, there being added every time a fresh dose of the enzyme."

1976 Isolamento de DNA polimerase de T. aquaticus 1977 Frederick Sanger Sequenciamento (1980) Pesquisa em diagnóstico Cetus Corporation, California Kary B. Mullis (1983) reação cíclica para detecção da mutação de anemia falciforme (usou princípio de Sanger e teve a idéia de colocar o 2nd primer); Cetus aplicou para patente em Março, 1985, aprovada em 1987; Cetus purificação e utilização da Taq polimerase, patente Junho 1987, aprovada em 1990; 1985 joint venture Cetus- Perkin Elmer: instrumentação; Kary B. Mullis Nobel 1993 PCR: histórico Roche compra patente por US$ 300.000.000,00

Polymerase Chain Reaction

Polymerase Chain Reaction

Polymerase Chain Reaction simplicidade; custo; diversidade de aplicações; material biológico limitante.

PCR: cuidados Contaminação!!!! Bancada, primers, reagentes, pipetas preparar controles negativos/positivos; sempre uma boa idéia sequenciar produtos; desenho de primers fundamental: evitar hairpins, complementariedade (formação de dímeros). Programas: primer3 (http://fokker.wi.mit.edu/primer3/input.htm);

PCR: otimização MgCl 2 -altas concentrações facilitam inespecificidade, típico 1,5 mm; dntp alta concentração aumenta erro, típico 0,2 mm; concentração do molde: muito pode favorecer inespecifidade; temperatura de anelamento do primer: ponto mais crítico, quanto mais alta mais específico. Testar usando gradiente; tempo do ciclo: extensão -de acordo com tamanho do fragmento a ser amplificado (aprox. 1Kb/min)

Aplicações: RT-PCR (Reverse Transcription) análise de expressão gênica; isolamento de RNA (total ou poli-a+); síntese de cdna (transcriptase reversa); PCR com primers específicos

Aplicações: RACE (Rapid Amplification of cdna Ends) obtenção de cdna full length; kits (Clontech/Invitrogen); extração de RNA total; sintese de cdna (oligo-dt); adição de adaptadores nas pontas; PCR usando primers gene-específicos e primers específicos aos adaptadores; derivação: genome walking elementos regulatórios (promotores)

Aplicações: RAPD (Random Amplification of Polymorphic DNA) detecta polimorfismos; utilização de primers randômicos (6nt); gera marcadores moleculares; pode gerar SCAR (Sequence Characerized Amplified Region)

Aplicações: PCR-based diagnostic assays US$ 5,4 bilhões (2008)

Aplicações: RT-PCR (Reverse Transcription) Considerações importantes Qualidade do RNA (padronizar protocolo); Remoção de DNA; Quantificação precisa (Nanodrop + gel); Genes de referência: constitutivos/housekeeping; Controle negativo: sem template/reações de cdna sem TR; Controle positivo: gdna

Aplicações: RT-PCR (Reverse Transcription) Genes de Referência controle de quantidade inicial de molde (evitar diferenças de amplificação sejam devido à quantidades iniciais diferentes): Normalização mesmo número de cópias em todas as células; expressão em todas as células; Exemplos: gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase; actina; tubulina; ubiquitina, genes ribossomais, etc.; Pode variar de acordo com tecido: TEM QUE TESTAR!!

Aplicações: RT-PCR (Reverse Transcription)

Aplicações: RT-PCR (Reverse Transcription) Semi-quantitativo análise na fase exponencial do PCR; usar mesma quantidade de molde; montar vários tubos da mesma reação; variar qtde de ciclos de cada reação; softwares de análise de imagem (Image J)

Polymerase Chain Reaction Pq PCR em tempo real? QUANTIFICAÇÃO

Método de detecção de produtos de amplificação: SYBR Green Vantagens: custo; sensibilidade; só liga a DNA fita dupla; não interfere na reação. Desvantagens: liga a qualquer DNA fita dupla (detecta produtos inespecíficos)

Método de detecção de produtos de amplificação: TaqMan probes Vantagens: especificidade; sensibilidade. Desvantagem: custo (uma sonda por reação)

Método de detecção de produtos de amplificação

PCR em Tempo Real: quantificação de expressão gênica vantagem quando o RNA é limitante; muito mais sensível que RT-PCR comum; fazer cdna com kits comerciais, testar diluições (depende do nível de expressão do gene); desenho de primers: amplicon pequeno (100 a 200 bp); Tm alto; muito cuidado com formação de dímeros! fazer amostras em triplicatas.

PCR em Tempo Real

PCR em Tempo Real: genes de referência controle de quantidade inicial de molde (evitar diferenças de amplificação sejam devido à quantidades iniciais diferentes): Normalização mesmo número de cópias em todas as células; expressão em todas as células; repetições para ter média; Exemplos: gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase; actina; tubulina; ubiquitina, genes ribossomais, etc.; Pode variar de acordo com tecido: TEM QUE TESTAR!!

Passo-a-passo 1) Extração de RNA total 2) Sintese de cdna same kit, standard and optimized protocol; 3) Gene de referência; 4) Primer design parâmetros, teste com RT-PCR convencional; 5) Curva de diluição eficiência, determinar diluição para experimento, curva de dissociação (especificidade); 6) Experimento triplicata 7) Análise Delta-delta Ct 8) Data Fold change

Extração de RNA total time points controle rígido, padronização de tratamentos; DNAse treatment controle, primers spanning introns; integridade: gel - ribossomais; quantificação: nanodrop e gel;

Gene de referência testar vários; estabilidade, pouca variação (genorm); experimento: pode usar mais de um para normalização; genorm: determina estabilidade entre vários genes testados, Calcula fator de normalização - auxilia na escolha

Gene de referência

PCR em Tempo Real: genes de referência meristema flor raiz

parâmetros: GC 40-50%, 18-22 nt, amplicon de 100-200bp cuidados: auto-complementariedade, dimerização; Primer 3 software http://www.bioinformatics.nl/cgi-bin/primer3plus/primer3plus.cgi/ teste com RT-PCR convencional; Determinar eficiência; Desenho de primers Curva de diluição usar cdna ou plasmídeo; determinar diluição para experimento; curva de dissociação (especificidade);

Desenho de primers Primer3

PCR em Tempo Real: correlação e eficiência dos primers

PCR em Tempo Real: correlação e eficiência dos primers Eficiência: E = 10 (-1/slope) 1

PCR em Tempo Real: curva de dissociação Desnaturação e Temperatura em que fluorescência some Depende de tamanho e sequência: utilizado para genotipagem Mais de um pico: recomenda desenho de primers novos

PCR em Tempo Real: quantificação por curva padrão fazer curva padrão atribuindo valores para cada ponto de diluição; quantificar amostras desconhecidas na curva padrão; correlação (r 2 ) tem que ser alta e valores das amostras dentro da curva; normalização com valores do gene de referência; Quantificação absoluta: saber número de cópias, moléculas, partículas virais

PCR em Tempo Real: quantificação por curva padrão

PCR em Tempo Real: quantificação relativa método DDCt Ct(controle)- Ct(tratamento); assume eficiência de 100% para os dois pares de primers; precisa ser validado: curva padrão; bastante utilizado, mas o Pfaffl corrige para eficiências diferentes.

PCR em Tempo Real: quantificação relativa formula de Pfaffl

PCR em Tempo Real: quantificação relativa método DDCt 2 Ct ; 2 11.40 = 2702 pelo método Pfaffl: 1901

Statistical analysis programs REST (Relative Expression Software Tool) - rest.gene-quantification.info/ Corrige variações do gene de referência, entre placas, vários genes de referência

Statistical analysis programs http://www.biotechniques.com/softlib/qgene.html

Q-gene

Aplicações PCR em tempo real Expressão gênica; Detecção de transgenes número de cópias, rastreabilidade; Diagnóstico presença/ausência, genotipagem; microrna expression; multiplex para detecção, diagnóstico e expressão

PCR em Tempo Real: Aplicações Transgenic detection

PCR em Tempo Real: Aplicações Pathogen detection Alteração da temperatura dos picos mostra fragmentos diferentes: genotipagem

PCR em Tempo Real: Aplicações Pathogen detection Painel de primers e alvos: presença/ausência genotipagem

PCR em Tempo Real: Aplicações Pathogen detection

Detecção e análise de expressão de microrna codificados por genes endógenos; 21-22 nucleotídeos; afetam expressão de genes-alvo: bloqueio/degradação de mrna; controlam vários processos do desenvolvimento de plantas e animais; detecção por gel de acrilamida; validação de high throughput small RNA data

PCR em Tempo Real: Aplicações microrna expression

PCR em Tempo Real: Aplicações Transgenic detection Análise por Southern blot; Caro, time-consuming, método radioativo; Real-time: análise em high throughput; Método delta-delta Ct: gene endógeno com número de cópias conhecido; Planta não transformada ou previamente caracterizada

PCR em Tempo Real: Aplicações Transgenic detection Gene endógeno Transgene -Quantificação pode determinar número de cópias

Detecção de transgenes: Javdi et al. Euphytica (2010) 173:185 191 Taqman probe 1) Curva padrão Adicionar plasmideoequivalente de acordo com tamanho do genoma; Usar DNA de planta não transformada;

Detecção de transgenes: Javdi et al. Euphytica (2010) 173:185 191 2) Curva padrão: reação multiplex gene endógeno e transgene; TPS uma cópia por genoma; Delta Delta Ct

Detecção de transgenes: Javdi et al. Euphytica (2010) 173:185 191 Homozigose valores pequenos negativos, Hemizigose - valores positivos pequenos, Não transgênico valores altos negativos

Real-Time PCR Technology for Cancer Diagnostics Método: Taqman probes Alvo: Proteína p53

PCR em Tempo Real: Aplicações High Resolution Melting (HRM) analysis: Genotyping

PCR em Tempo Real: Aplicações High Resolution Melting (HRM) analysis: Genotyping Fibrose Cística Detecção de SNP HTR2A

Simultaneous detection of Brazilian isolates of grapevine viruses by TaqMan real-time RT-PCR. Dubiela et al, Trop Plant Path 38(2). 2013 Taq probes and primer sets

Simultaneous detection of Brazilian isolates of grapevine viruses by TaqMan real-time RT-PCR. Dubiela et al, Trop Plant Path 38(2). 2013 Variabilidade genética dificulta detecção e diagnóstico Desenvolvimento de técnica para detectar isolados virais brasileiros Metodologia Infecção controlada com amostras controle; Sondas: alinhamento e detecção de regiões conservadas; Extração de RNA total; Real time

Simultaneous detection of Brazilian isolates of grapevine viruses by TaqMan real-time RT-PCR. Dubiela et al, Trop Plant Path 38(2). 2013 96-well plates using the kit TaqMan Master Mix One-Step RT-PCR (Applied Biosystems): 6.1 µl of the One-Step RT-PCR Master Mix (containing AmpliTaq Gold DNA polymerase, dntps, a passive reference ROX and optimized buffer); 0.6 µl of the mixture of primers and probe(s) (415 nm primer and 85 nm probe); 0.3 µl of MuLV reverse transcriptase and RNAse inhibitor and 3 µl of total RNA (ca. 300 ng) to a final volume of 12 µl. Thermocycler StepOnePlus Real-time PCR System (Applied Biosystems) : 45ºC for 35 min (for reverse transcription), 95ºC for 10 min (activation of AmpliTaq Gold), followed by 40 cycles at 95ºC for 15 s (denaturation) and 60ºC for 1 min (annealing and extension). Presence/absence assays by determining the C T (threshold cycle). It was established that a C T value below 35 indicates a positive result. To check the efficiency and reproducibility of reactions resulting from the use of primers and probes, virus-infected control samples and samples with unknown phytosanitary status were analyzed in simplex reactions for all ten viruses evaluated.

Simultaneous detection of Brazilian isolates of grapevine viruses by TaqMan real-time RT-PCR. Dubiela et al, Trop Plant Path 38(2). 2013 Grapevine leafroll-associated virus(glrav-1, -2, -3 and -5), Grapevine virus A(GVA), Grapevine virus B(GVB), Grapevine virus D(GVD), Grapevine rupestris stem pittingassociated virus(grspav), Grapevine fleck virus(gfkv) Grapevine fanleaf virus(gflv)

Simultaneous detection of Brazilian isolates of grapevine viruses by TaqMan real-time RT-PCR. Dubiela et al, Trop Plant Path 38(2). 2013 Duplex detecção de dois isolados virais

Análise de 6 sets de primers para detecção de 4 isolados. Qual par funcionou melhor?

Thanks for Your Attention! Julio Carlyle, PhD Assessor CHPD Biotecnologia Embrapa Genetic Resources and Biotechnology julio.carlyle@embrapa.br