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Genómica Licenciatura em Ciências Biomédicas Departamento de Ciências da Saúde, UCP Maio2013.

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1 Genómica Licenciatura em Ciências Biomédicas Departamento de Ciências da Saúde, UCP Maio2013

2 Sumário Metagenómica – o que é? Necessidade da metagenomica Abordagens metagenómicas: Colheita e processamento inicial de amostras Anotação dos dados Baseada em funções Baseada em sequências Resultados e aplicações. Exemplos. 20-05-2013Genómica 12-13 MJC2

3 Metagenómica Conjunto de técnicas Área do conhecimento 20-05-2013Genómica 12-13 MJC3

4 Genómica Genómica estrutural Construção das sequências MontagemAnotaçãoEpigenómica 20-05-2013Genómica 12-13 MJC4 Espécies/Indivíduos Comunidades/Ambientes

5 Conjunto de técnicas 20-05-2013Genómica 12-13 MJC5 Métodos experimentais e computacionais Diversidade e dificuldade na cultura dos microrganismos Técnicas aplicadas ao conhecimento da composição e actividade das comunidades Forma de representar uma complexidade que não pode ser caracterizada exaustivamente.

6 Área do Conhecimento 20-05-2013Genómica 12-13 MJC6 Escala diferente de estudo Transcende o individuo Descreve a Comunidade Conhecimento de redes de genes com funções supra- organismos Biologia de sistemas para comunidades

7 Dificuldades associadas à cultura 20-05-2013Genómica 12-13 MJC7 Postulados de Koch Descrição do MO apenas em casos de doença Cultura pura e caracterização Inoculação em hospedeiro saudável Reisolamento e recaracterização. Identificação de microrganismos Testes de visualização Testes bioquímicos de culturas puras Testes moleculares de dulturas puras

8 Mas …. Não se conhecem os requisitos de cultivo da grande maioria dos MO Na natureza os microrganismos não existem em culturas puras 20-05-2013Genómica 12-13 MJC8

9 Dificuldades no cultivo - Evidência 20-05-2013Genómica 12-13 MJC9

10 Dificuldades no cultivo - Consequência 20-05-2013Genómica 12-13 MJC10

11 Tipos de Diversidade Morfológica – Métodos de visualização Metabólica – Métodos moleculares 20-05-2013Genómica 12-13 MJC11

12 O mundo é dos microrganismos Nº de espécies: >> Milhões?? O que é uma especie? Nº de indivíduos: 5x10 30 Reserva de biomassa (C, N e P) Diversidade de habitats: 340°C, tropoesfera até profundezas do solo. Diversidade metabólica: fotossíntese sem oxigénio, vários tipos de fermentações, metabolismos produtores de energia a partir de vários substratos. Impacto ambiental: remediação, patologias, comensais, produção de energia, alimentação, fotossíntese 20-05-2013Genómica 12-13 MJC12

13 Como se conhecem então os Microrganismos? 20-05-2013Genómica 12-13 MJC13 Perez-Losada et al Infection, Genetics and EvolutionPerez-Losada et al Infection, Genetics and Evolution 16:38- 53, 201316

14 Microrganismos = Desafios Mais diversos do que se pensava Regras de herditariedade e evolução diferentes das dos eucariotas 20-05-2013Genómica 12-13 MJC14

15 Maior diversidade do que esperado 20-05-2013Genómica 12-13 MJC15 E. coli : Bactéria muito conhecida 3 estirpes da mesma espécie (16ssRNA) Partilha muito baixa de genes expressos Efeitos na comunidade altamente diferenciados

16 Herditariedade Evolução 20-05-2013Genómica 12-13 MJC16

17 Como é que a metagenómica pode ajudar? Abordagem: – Comunidade versus espécies ou estirpes Técnicas: – DNA total das amostras versus DNA amplificado por PCR 20-05-2013Genómica 12-13 MJC17

18 Abordagens experimentais 20-05-2013Genómica 12-13 MJC18 Nature Microbiology reviews 2005 Focus on Metagenomics Relembrar clonagem e vetores

19 Bibliotecas de DNA 20-05-2013Genómica 12-13 MJC19 Quanto mais DNA mais informação: Extracção eficaz para todas as espécies Tamanho dos fragmentos é fundamental Clonagem é um passo que pode dificultar a análise Daniel, R. (2005)

20 Vantagens e desvantagens dos vectores 20-05-2013Genómica 12-13 MJC20 Daniel, R. (2005)

21 Procura dos genes/Anotação Por função Normalmente metabólica Implica que se consegue expressar a sequência nos vectores Por sequências conhecidas – Trabalho bioinformático depois da sequenciação. – Requer poder computacional extremo. 20-05-2013Genómica 12-13 MJC21

22 Screening por função 20-05-2013Genómica 12-13 MJC22 Daniel, R. (2005)

23 20-05-2013Genómica 12-13 MJC23

24 Screening por função vs sequência 20-05-2013Genómica 12-13 MJC24

25 Trabalho para a aula: Procurar estudos de metagenómica de ambientes humanos. Usar pesquisa do Pubmed (2 alunos), do Science direct (2 alunos) e google scholar (2 alunos). – Verificar qual foi a aproximação experimental (obtenção e processamento inicial da amostra) – Verificar qual foi a abordagem para a clonagem utilizada – Verificar qual foi a estratégia usada para descobrir novos genes. (Sequence driven ou function driven) – Verificar que aplicações pode ter na saúde humana 20-05-2013Genómica 12-13 MJC25

26 Referências Nature Reviews Microbiology 3, 470-478 (June 2005) | doi:10.1038/nrmicro1160. Na pasta do molar. Aula de genómica WSU (Na pasta do molar). Artigos a analisar na pasta do molar. 20-05-2013Genómica 12-13 MJC26


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