GENOMICA Y PROTEOMICA

Transcripción

1 GENOMICA Y PROTEOMICA Dr. José A Gutiérrez Bustamante Area de Genética y Biología Molecular y Celular Depto. de Morfología Humana Fac. de Medicina - UNT

2 Célula ADN gen A gen B gen C ARN Tecnología Bioinformática Genómica Impacto Salud Humana Biotecnología Biodiversidad Biocombustibles Proteínas Proteómica Biominería Agricultura Medio Ambiente

3 Genómica y sus interrogantes De qué se trata? Cuál es la utilidad? Cuál es el beneficio? Cómo se aplica a la práctica médica? Qué beneficios puede traer el estudio del genoma? Diagnóstico y prevención de enfermedades Estudio de susceptibilidad en las enfermedades Desarrollo de técnicas para tratar enfermedades hereditarias Uso de terapia génica y farmocogenómica Aplicaciones en biotecnología

4 La genómica es la ciencia que estudia el genoma de un organismo y el papel que juegan en él los genes que lo componen, desde un punto de vista estructural y funcional GENOMICA

5 Genómica estructural Consiste en identificar, aíslar, sitúar y caracterizar el conjunto de genes (genoma).

6 APLICACIONES 1. Desarrollar tests diagnósticos. 2. Encontrar marcadores genéticos. 3. Descubrir microorganismos que intervengan en los procesos de manufacturación industrial y procesamiento de alimentos. 4. Detectar la predisposición genética a ciertas patologías. 5. Identificar mutantes de HIV y otros patógenos resistentes a fármacos. 6. Desarrollar nuevas terapias génicas.

7 Genómica funcional Describe la función de los genes identificados, los organiza y detalla las rutas genéticas de control que hacen posible la fisiología de un organismo.

8 Perfiles de expresión para genes de respiración Genes mostrando los níveles de expresión durante los cambios de oxígeno

9 Métodos para medir la expresión del gen durante el ciclo celular

10 Microarray La técnica de los chips de DNA (Microarray) permite el análisis de muchos genes, bajo diferentes condiciones experimentales, en un solo experimento. Microarrays: Consta de un soporte sólido, cristal, al que se le adhiere muestras biológicas de naturaleza conocida y marcadas con una sustancia fluorescente

11 Aplicaciones de los microarreglos 1. Resecuenciaciamiento 2. Detección de mutaciones 3. Genotipificación 4. Tamizaje de polimorfísmos 5. Hibridización genómica comparativa 6. Análisis de la expresión del gen 7. Arreglos para tejidos 8. Arreglos para proteínas

12 Genómica Comparativa Analizar y comparar material genético, desde un punto de vista global (genoma), de diferentes especies. Objetivos: 1. Estudiar la evolución y función de genes. 2. Entender las similitudes e individualidades que existe entre diferentes especies.

13 GENOMICA COMPARATIVA El genoma humano es 10 veces mas pequeño que el genoma de la salamandra Bolitoglossa subpalmata y 200 veces menor que el de la Ameba Entre una persona y otra el ADN solo difiere en 0.2% 60% idéntico 98% idéntico 70% idéntico 20% idéntico De 289 genes humanos implicados en enfermedades, hay 177 cercanamente similares a los genes de Drosophila. Humanos 30,000 genes Chimpancé 30,000 genes Ratón 30,000 genes A. thaliana 25,000 genes C. elegans 19,000 genes D. melanogaster 13,000 genes

14 ESTRATEGIAS DE LA GENÓMICA COMPARATIVA 1. Comparar genomas completos por secuenciación de redundancia baja (o alta) de bibliotecas de pequeños insertos. 2. Comparar regiones genómicas aisladas y mapeadas utilizando bibliotecas derivadas de Cromosomas Bacteriales Artificiales(BAC). Una comparación más precisa y completa puede ser derivada mediante el tamizaje de colecciones de clones de BACs con sondas "conservadas" de un número selecto de regiones genómicas.

15 PROTEOMICA La proteómica es el estudio y caracterización del conjunto de proteínas expresadas de un genoma (proteoma). Permite identificar, categorizar y clasificar las proteínas con respecto a su función y a las interacciones que establecen entre ellas.

16 PROTEOMA es el conjunto de proteínas codificado por el genoma. El estudio del proteoma es la PROTEÓMICA Proteínas de cualquier célula Isoformas Proteínas modificadas Interacciones entre proteínas Descripción estructural de las proteínas Descripción estructural de los complejos proteicos Por extensión: cualquier cosa post-genómica

17 VARIACION DEL PROTEOMA El proteoma de una célula varía según el estado en el que se encuentre la célula: estrés, efecto de fármacos, u hormonas. En cada momento y en cada tipo celular el perfil de las proteínas expresadas será diferente

18 RAMAS DE LA PROTEOMICA 1. Proteómica de expresión: estudia la cantidad relativa de las proteínas y sus modificaciones pos-transcripcionales. 2. Proteómica estructural: describe la estructura tridimensional de las proteínas. 3. Proteómica funcional: se encarga de la localización y distribución subcelular de proteínas y las interacciones que se producen entre las proteínas y otras moléculas con el fin de determinar su función.

19 TECNICAS DE PROTEOMICA 1. Técnicas para analizar globalmente el proteoma y separar sus proteínas: electroforesis bidimensional, DIGE (Difference In Gel Electrophoresis: electroforesis diferencial en gel), 2. Técnicas para analizar individualmente las proteínas: espectrometría de masas: MALDI-TOF. 3. Técnicas para estudiar interacciones entre proteinas: sistemas yeast two hybrids de alto rendimiento o la técnica Phage Display.

20 Escalabilidad de la proteómica Genómica: GRAN escalabilidad, PCR, secuenciadores automáticos, etc. Proteómica: POCA escalabilidad. Motivos: Material limitado y variable Degradación de la muestra Rango dinámico de abundancia muy grande (106) Modificaciones post-traduccionales abundantes Especificidad temporal y de desarrollo Perturbaciones patológicas Perturbaciones farmacológicas

21 APLICACIONES 1. Detección de nuevos marcadores para el diagnóstico de enfermedades 2. Identificación de nuevos fármacos 3. Identificación de mecanismos moleculares implicados en la patogenia de enfermedades 4. Análisis de vías de transducción de señales