METAGENÔMICA Ana Sofia Oliveira Carolina Silveira Caroline Amurim

Apresentação em tema: "METAGENÔMICA Ana Sofia Oliveira Carolina Silveira Caroline Amurim"— Transcrição da apresentação:

1 METAGENÔMICA Ana Sofia Oliveira Carolina Silveira Caroline Amurim
Katielle Brauner Maitê Becker METAGENÔMICA Universidade Federal de Pelotas Centro de Desenvolvimento Tecnológico Disciplina de Genômica II

2 Abordagens... Ferramentas Histórico Conceito e objetivo
Biblioteca genômica Metagenômica Viral Extração de DNA e contaminantes Ferramentas Aplicações biotecnológicas

3 Histórico John Craig Venter foi o pioneiro em pesquisas de metagenômica, realizou importantes coletas de amostras ambientais, com o objetivo de mostrar comunidades bacterianas presentes no mar de Sargaços. O termo “metagenômica” foi utilizado pela primeira vez por Jo Handelsman, professora de biologia molecular e celular, em 1998.

4 O que é? Análise genômica das comunidades de microrganismos de um determinado ambiente por técnicas independentes de cultivo

5 Genômica Microbiana X Metagenômica
Os microrganismos podem ser estudados individualmente; Apenas 1% dos microrganismos podem ser cultivados em laboratório; Metagenômica Pode identificar uma espécie, ou a comunidade como um todo; Identificação de novas espécies, genes ou moléculas;

6 Objetivo: Identificar genes funcionais e novas vias metabólicas;
Estimar a diversidade microbiana, permitindo o estudo dos genomas em uma comunidade como um todo; Compreender a dinâmica de uma população inteira; Identificar biomarcadores úteis para classificar um tipo de processo ocorrido em ambientes específicos, como um ambiente poluído, por exemplo; Montar o genoma de um organismo não cultivado;

7 Biblioteca Metagenômica
Conjunto de clones recombinantes que contém parte do DNA presente em determinado ambiente ou amostra, não sendo possível garantir que todo o DNA de todas as espécies estejam presentes na biblioteca.

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9 Construção: Pequenos insertos (<10kb): plasmídeos
Grandes insertos (25-40kb): cosmídeos Maiores insertos ( 200kb): BAC

10 Análise: Sequência Atividade funcional

11 Sequência Vantagem: não depende da expressão dos genes clonados.
Desvantagem: quando quer analisar o gene completo, pode obter genes já conhecidos.

12 Análise funcional Quando não encontra similaridade entre sequências.
Indicada para identificação de clones que expressem uma característica desejada.

13 Metagenômica Viral Início em 2002.
Sequênciamento foi rápido pelo motivo que os tamanhos dos DNAs virais eram de 50kb.

14 Comparação: 3 amostras Sequenciamento GenBank (65%) Conclusão:
Enquanto as comunidades bacterianas são bem conhecidas, as virais mostram ser relativamente não caracterizadas.

15 Clonagem da metagenômica viral:
Isolamento do DNA viral : Filtragem Tratamento com DNAse Centrifugação com cloreto de césio DNA viral é clonado em vetores e inserido em células hospedeiras.

16 CLASSIFICAÇÃO TAXONÔMICA

17 Análise de impacto O comprimento das subsequências
A métrica de distância usada para medir a similaridade das sequências A estratégia de classificação (Normal ou hierárquica)

18 Classificação de sequenciamento
Sequenciamento pelo método de Sanger (Primeira geração): Necessidade de clonar fragmentos Problema de clonagem Maior tempo e custo

19 Sequenciamento de genomas:
Mascara a sequencia do vetor usado na clonagem, todos os fragmentos de DNA são do mesmo organismo Sequenciamento de Segunda geração: Direto, sem a necessidade de clonar os fragmentos de DNA Menor tempo e custo Grande quantidade de sequência por corrida

20 Extração da amostra SOLO ÁGUA SALGADA MICROBIOTA HUMANA

21 Métodos para o isolamento de DNA
Indireta ou de fracionamento: Microrganismos separados do substrato anteriormente a lise Estratégia usada para solos contendo uma grande quantidade de contaminante Estresse mecânico no DNA genômico é reduzido Possível perda de microrganismos Clonados em vetores como cosmídeos e BAC

22 Direto: Adequados para vários tipos de solos Menos trabalhosos Maior rendimento de DNA de alto peso molecular Microrganismos lisados no contexto do substrato Clonagem em vetores plasmídeos ou fago Promotores fortes para facilitar a expressão genica do fragmento clonado

23 Contamimantes Co-extração de DNA (ácidos húmicos,...)
DNA extracelular de fungos, bactérias e células de plantas mortas Propriedades de solubilidade similares ao DNA Interferem negativamente na atuação da taq DNA polimerase Afetam na eficiência de hibridização DNA-DNA Afetam em processos de transformação do DNA

24 Ferramentas Mudanças na variedade e estrutura de uma comunidade microbiana permite a identificação dos microrganismos de um certo ambiente. mRNA expressos. Metatranscriptoma proteínas expressas. Metaproteômica

25 Metaproteômica Fornece a evidencia da expressão do gene sob uma determinada condição. Exemplo: Genes devem ter sido transcritos e traduzidos para produzir um produto da proteína para uma melhor avaliação da função microbiana.

26 Metatranscriptoma Utiliza-se de microarrays para explorar a atividade bacteriana das espécies; Correlaciona a presença de um gene e as características de um determinado ambiente; Utilizada para descobertas de regiões do gene onde podem codificar produtos de interesse biotecnológico.

27 Metatranscriptoma Exemplo: Enzimas utilizadas como biorreatores.

28 Arrays São os arranjos filogenéticos, sequenciamentos de regiões gênicas conservadas que podem possibilitar a identificação dos gêneros estudados.

29 Microarrays Consiste em um arranjo pré-definido de moléculas de DNA, quimicamente ligados a uma base sólida. Os microarrays são utilizados na detecção e quantificação de ácidos nucléicos provenientes de amostras biológicas, as quais são postas para hibridar com o DNA fixado no array. Luz = Hibridização

30 Microarrays

31 Microarrays São usados para:
Quantificar a diversidade ambiental bacteriana; Monitorar a expressão gênica; Categorizar genes envolvidos em determinados processos.

32 Bioinformática Gerenciamento, interpretação e distribuição do grande volume de informações obtidas a partir de projetos genoma. Taxonomia e filogenia.

33 Bioinformática As sequencias de nucleotídeos serão comparadas com sequencias existentes no GenBank (principal banco de dados), que são acessadas através do NCBI utilizando a ferramenta BLAST que auxilia na identificação da espécie do DNA sequenciado.

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35 Bioinformática O NCBI foi criado para desenvolver ferramentas de bioinformática para armazenar e analisar todo o conhecimento sobre a biologia molecular, bioquímica e genética.

36 Áplicações da metagenomica
Aplicações biotecnológicas

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38 Saúde Humana com esta técnica pode localizar as bactérias nos nossos intestinos e descobrir a sua função, o que pode ajudar-nos a estudar algumas condições, tais como a obesidade e a diabetes.

39 Biorremediação

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41 Agricultura Interação entre bactérias e o solo;
Condução dessas comunidades para um melhor aproveitamento e redução de impactos ambientais.

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43 Enzimas e biocombustíveis

44 Obrigada!