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

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. 20-05-2013 Genómica 12-13 MJC

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

Construção das sequências Genómica Genómica estrutural Construção das sequências Montagem Anotação Epigenómica Espécies/Indivíduos Comunidades/Ambientes 20-05-2013 Genómica 12-13 MJC

Conjunto de técnicas 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. 20-05-2013 Genómica 12-13 MJC

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

Dificuldades associadas à cultura 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 20-05-2013 Genómica 12-13 MJC

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

Dificuldades no cultivo - Evidência 20-05-2013 Genómica 12-13 MJC

Dificuldades no cultivo - Consequência 20-05-2013 Genómica 12-13 MJC

Tipos de Diversidade Morfológica Metabólica Métodos de visualização Métodos moleculares 20-05-2013 Genómica 12-13 MJC

O mundo é dos microrganismos Nº de espécies: >> Milhões?? O que é uma especie? Nº de indivíduos: 5x1030 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 20-05-2013 Genómica 12-13 MJC

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

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

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

Herditariedade Evolução 20-05-2013 Genómica 12-13 MJC

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

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

Bibliotecas de DNA 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 20-05-2013 Genómica 12-13 MJC Daniel, R. (2005)

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

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. 20-05-2013 Genómica 12-13 MJC

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

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

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 20-05-2013 Genómica 12-13 MJC

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. 20-05-2013 Genómica 12-13 MJC