24.02.2015r.
Dariusz Grzebelus
Genomika – tematyka wykładów, test 1 krotnego wyboru (4 odpowiedzi), 70-75% na zaliczenie
Mapowanie genetyczne, sekwencjonowanie genomów, struktura genomów
Sekwencje powtarzalne, ruchome elementy genetyczne
Genomika funkcjonalna, identyfikacja i funkcjonalna analiza sekwencji kodujących
Ewolucja genomów, genomika porównawcza, syntenia
Genomika – Plan ćwiczeń
Ćwiczenia w pracowni komputerowej, 3 godziny lekcyjne, 4 spotkania
GenBank, poszukiwanie sekwencji, BLAST
Analiza sekwencji DNA in silico
Uliniowienie sekwencji DNA i białek
Analiza filogenetyczna
Zadanie do samodzielnego wykonania (zaliczenie)
GENOMIKA – dyscyplina naukowa zajmująca się mapowaniem, sekwencjonowaniem i analizą genomów
Thomas H.Roderick, 1986
- badanie genów i ich funkcji
- molekularna charakterystyka wszystkich genów organizmu
- kompleksowe badania informacji genetycznej organizmu
- badanie struktury i funkcji wielu genów równocześnie
- kompleksowe badanie interakcji i dynamiki funkcjonalnej zbiorów genów i ich produktów
- badanie genomu ludzkiego i innych organizmów
- badanie struktury i funkcji genów w oparciu o znajomość całkowitej sekwencji DNA, przy wykorzystaniu metod komputerowych
- rozszerzona wersja genetyki, w której badane są jednocześnie wszystkie geny
- sekwencjonowanie DNA i identyfikacja genów
- badanie sekwencji wszystkich rejonów DNA, w tym genów strukturalnych, sekwencji regulatorowych, rejonów niekodujących, itp.
GENOMIKA
Wielkoskalowa i wysokowydajna analiza wielu genów, produktów tych genów, a także wszystkich innych rejonów genomu.
Wysokowydajne procedury badawcze zastosowane do badań nad DNA i RNA (niekoniecznie w kontekście całego genomu).
GENOMIKA STRUKTURALNA – pierwsza faza analizy genomu zakończona skonstruowaniem map: genetycznej i fizycznej, przy czym ostateczną mapą fizyczną organizmu jest pełna sekwencja jego genomu (lokalizacja ORFów – otwarta ramka odczytu (w nich zakodowana informacja o białkach), rejonów ulegających ekspresji itp.)
- Analiza sprzężeń genetycznych – mapy genetyczne
- Sekwencjonowanie genomu
-> cytogenetyka molekularna
-> mapowanie fizyczne
-> sekwencjonowanie transkryptomu
- Określenie organizacji genomu
GENOMIKA FUNKCJONALNA – globalna analiza funkcji genów w oparciu o informacje zdobyte w toku analizy strukturalnej genomu, przy zastosowaniu zestawu wysokowydajnych metod eksperymentalnych wspomaganych analizami numerycznymi (bioinformatyka)
- Analiza ekspresji genów
- Analiza funkcji genów:
-> Forward Genetics (genetyka prosta)
-> Reverse Genetics (genetyka odwrócona)
- Genomika porównawcza
- Proteomika
- Transkryptomika
- Metabolomika
- …omika
Konstruowanie map genetycznych
Mapa genetyczna przedstawia liniowy układ genów w obrębie grup sprzężeń (liczba grup sprzężeń powinna być równa liczbie par chromosomów homologicznych).
Miarą odległości pomiędzy mapowanymi loci jest procent rekombinacji (frekwencja rekombinantów) wyrażony w centimorganach [1 cM = 1% rekombinacji] – nie odzwierciedla on fizycznego dystansu.
Częstość (procent) rekombinacji jest stała między każdą z par mapowanych genów i odzwierciedla częstość zachodzenia zjawiska crossing-over pomiędzy nimi (crossing-over – wzajemna wymiana fragmentów pomiędzy nie siostrzanymi chromatydami tej samej pary chromosomów homologicznych).
Aby opracować mapę genetyczną należy:
Otrzymać liczną segregującą populację mapującą; np. F2, BC1, linie podwójnych haploidów lub rekombinantowe linie wsobne (Recombinant Inbred Lines – RIL)
A x B A x B
F1 – samozapylenie F1 x B (krzyżówka wsteczna)
F2 BC1
A x B A x B
F1 – otrzymanie podwójnych haploidów F1 – chów wsobny min. 6 pokoleń
Linie DH RIL
AA Aa aa
- F2 1 : 2 : 1
- BC1 1 : 1
- Linie DH 1 : 1
- RIL 1 : 1
Wygenerować możliwie jak najwięcej markerów przy wykorzystywaniu różnych technik
Przygotować plik wsadowy w formacie odpowiadającym używanemu programowi do mapowania (np. GMendel, Linkage, Mapmaker, Joinmap)
Przeprowadzić obliczenia modyfikując parametry (LOD, maksymalny dystans, itp.)
Mapa genetyczna ryżu:
- 12 grup sprzężeń = 12 par chromosomów homologicznych (2n=24, n=12)
- wielkość mapy: 1521 cM (odległość genetyczna)
- wielkość genomu: 430 Mb [milionów par zasad] (odległość fizyczna)
Sekwencjonowanie całych genomów
Wykładniczy wzrost liczby sekwencji DNA zdeponowanych w bazie GenBank
Liczba sekwencji podwaja się co 18 miesięcy
Sekwencjonowanie hierarchiczne
Sekwencjonowanie ‘shotgun’
Cytometria przepływowa pozwala na sortowanie chromosomów
Sekwencjonowanie genomu w oparciu o mapę restrykcyjną