Genome sequence.

Apresentação em tema: "Genome sequence."— Transcrição da apresentação:

1 Genome sequence

2 Genome size does not correlate well with gene number or with apparent organism complexity
Closely related organisms can have genome sizes that vary by 100x Human genome is 30x smaller than some plant genomes

3 Número de clones teoricamente necessários para representar o genoma
Tamanho do genoma (pb) Tamanho do fragmento clonado (pb) 2 X106 Bacteria 2 X107 Fungo 3 X109 mamíferos 5 X103 10 X103 20 X103 40 X103 400 200 100 50 4.000 2.000 1.000 500 75.000 N= ln (1-P) ln (1 - f )

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5 Seqüênciamento do genoma por “shotgun”
5’...ATCGGTACCAGGCTCCTCAGAGT...3’ 3’...TAGCCATGGTCCGAGGAGTCTCA...5’ Seqüênciamento do genoma por “shotgun” Genoma aberto Clonagem e seqüênciamento Alinhamento dos clones Genoma seqüênciado Clones “shotgun” Bioinformática

6 Construção da biblioteca shotgun
Fragmentos de DNA ramdômicos podem ser obtidos usando o processo HydroShear (GeneMachines Inc., USA).

7 DNA sonicado para construção biblioteca shotgun
6,0 kb 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 7,0 11,0

8 In shotgun approach, DNA is randomly broken into fragments, and each is sequenced w/out knowing where in the genome the fragment comes from

9 Maria Aparecida Fernandez- DBC - UEM

10 SEQUENCIAMENTO DE DNA Bancada Bioinformática 1.cromossomo ou cosmídeo
2.fragmentação _ enzimática _ nebulização 3.clonagem _ pUC18 retro-alimentação 4.seqüenciamento ACCTGATGCCGACGGG 5.montagem Contig 1 Contig 2 6.finalização Cosmídeo iniciador 7.anotação Maria Aparecida Fernandez- DBC - UEM

11 Automated DNA Sequencing
If the chain terminators are labeled instead of the primers, all four reactions can occur in the same tube.

12 SEQUENCIAMENTO DE DNA Maria Aparecida Fernandez- DBC - UEM

13 Typical output of an automated sequencer

14 Estrutura da Rede de Computadores
Switcher Servidor Web FTP Firewall Pentium III 750 MHz Sun 450 Enterprise 4 processadores 4 GB RAM 300 GB HD PC1 PC2 PC3 PCn INTERNET Instituições participantes do projeto Laboratório de bioinformática Maria Aparecida Fernandez- DBC - UEM

15 Montagem do genoma Phred – identificação de bases (base calling) e valores de qualidade Cross-match – identificação de seqüências de vetor Phrap – montagem das seqüências contíguas (contigs) Consed – análise e edição dos contigs Finalização – fechamento de falhas (Scaffold), determinação de genes (BLAST/Glimmer) e anotação (Artemis/Sequin)

16 GENOMAS SEQUENCIADOS

17 Bacterial genome

18 Eukaryotic DNA: chromosome

19 Band pattern of human chromosomes

20 Genes in genome

21 The organization of genes on a human chromosome

22 Human genome sequence

23 Comparison of genomes

24 Dogma central da biologia molecular Recombinação genética
Replicação do DNA Reparo de DNA Recombinação genética 5´ 3´ DNA Síntese de RNA Transcrição Transcrição 5´ 3´ RNA Tradução Síntese protéica Tradução Proteína H2N COOH

25 Não acredito que vocês estão satisfeitos com esta definição!!!
Gene Definição Molecular Seqüência de DNA que codifica uma proteína Não acredito que vocês estão satisfeitos com esta definição!!!

26 Falhas da definição molecular
Gene Falhas da definição molecular Alguns genomas são constituídos de RNA e não de DNA. Alguns genes produzem RNA (tRNA e rRNA) e não proteínas. Algumas regiões não-codantes são importantes para produção de RNA e proteínas.

27 “ Open Reading Frame” - ORF
Gene “ Open Reading Frame” - ORF É a seqüência de nucleotídeos que codifica os aminoácidos de uma proteína. A definição molecular de gene é mais ampla do que apenas a seqüência codante.

28 Finding the regions in a DNA sequence that encode a protein: Computer programs designed to identify ORFs

29 Definição molecular atual
Gene Definição molecular atual Toda seqüência de nucleotídeos necessária para a síntese de uma cadeia polipeptídica ou de RNA funcionais.

30 Gene Regiões não-codantes Regulatórias
Sítios de ligação da RNA polimerase Sítios de ligação dos fatores transcricionais Íntrons Sítios de Poliadenilação - poliA

31 Seqüência não-codante
Gene Seqüência codante ATG Cauda de poliadenina Promotor E1 I1 E2 I2 E3 PoliA Interruptor do gene Fatores transcricionais RNA polimerase Seqüência não-codante Splicing

32 Introns can be recognized by conserved sequences at the junctions that are required for their removal

33 All parts of the genome are subject to mutation, but not all parts are subject to natural selection
Sequences that do not encode protein are not under selective pressure and thus diverge more rapidly

34 Comparative genomics is our most powerful tool for identifying the exons of expressed genes
Random mutations leads to extensive sequence variation between humans and mice at all sites that are NOT under selection. Because of functional constraints, the exons in genes stand out as islands of conservation.

35 Distribution of sequence types in the human genome

36 Average human gene is about 20x larger than genes in E
Average human gene is about 20x larger than genes in E. coli or even in yeast

37 Gene density is much higher in compact yeast genome relative to human The partly reflects the compression of gene regulatory sequences into short regions just upstream of the gene. Human regulatory elements can be spread out over tens of 1000s of basepairs

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40 The C. elegans genome was completed in 1998 and is predicted to contain 19,000 genes; 3x more than the unicellular eukaryote, S. cerevisiae