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GENOMICA Y PROTEOMICA
Dr. José A Gutiérrez Bustamante
Area de Genética y Biología Molecular y Celular
Depto. de Morfología Humana
Fac. de Medicina - UNT
ADN
gen A gen B gen CGenómica
Proteómica
Célula Tecnología
BioinformáticaImpacto
Salud Humana
Biotecnología
Biodiversidad
Medio Ambiente
Biocombustibles
Biominería
Agricultura
ARN
Proteínas
¿Qué beneficios puede traer el estudio del genoma?
Diagnóstico y prevención de enfermedades
Estudio de susceptibilidad en las enfermedades
Desarrollo de técnicas para tratar enfermedades hereditarias
Uso de terapia génica y farmocogenómica
Aplicaciones en biotecnología
¿De qué se trata?¿ Cuál es la utilidad?
¿ Cuál es el beneficio?¿ Cómo se aplica a la práctica médica?
Genómica y sus interrogantes
La genómica es laciencia que estudia elgenoma de unorganismo y el papelque juegan en él losgenes que locomponen, desde unpunto de vistaestructural y funcional
GENOMICA
Consiste enidentificar, aíslar,sitúar ycaracterizar elconjunto de genes(genoma).
Genómica estructural
1. Desarrollar tests diagnósticos.
2. Encontrar marcadores genéticos.
3. Descubrir microorganismos que intervengan en los
procesos de manufacturación industrial y
procesamiento de alimentos.
4. Detectar la predisposición genética a ciertas patologías.
5. Identificar mutantes de HIV y otros patógenos
resistentes a fármacos.
6. Desarrollar nuevas terapias génicas.
APLICACIONES
Describe la funciónde los genesidentificados, losorganiza y detallalas rutas genéticasde control quehacen posible lafisiología de unorganismo.
Genómica funcional
Genes mostrando los níveles de expresión durante los
cambios de oxígeno
Perfiles de expresión para genes de
respiración
Métodos para medir la expresión del gen durante
el ciclo celular
La técnica de los chips de
DNA (Microarray) permite el
análisis de muchos genes,
bajo diferentes condiciones
experimentales, en un solo
experimento.
Microarrays: Consta de un
soporte sólido, cristal, al que
se le adhiere muestras
biológicas de naturaleza
conocida y marcadas con una
sustancia fluorescente
Microarray
Aplicaciones de los microarreglos
1. Resecuenciaciamiento
2. Detección de mutaciones
3. Genotipificación
4. “Tamizaje” de polimorfísmos
5. Hibridización genómica comparativa
6. Análisis de la expresión del gen
7. Arreglos para tejidos
8. Arreglos para proteínas
Genómica Comparativa
•Analizar y comparar material genético,desde un punto de vista global (genoma), dediferentes especies.•Objetivos:1. Estudiar la evolución y función de genes.2. Entender las similitudes e
individualidades que existe entrediferentes especies.
Humanos30,000 genes
GENOMICA COMPARATIVA
Chimpancé30,000 genes
A. thaliana25,000 genes
Ratón30,000 genes
C. elegans19,000 genes
D. melanogaster13,000 genes
98% idéntico
70% idéntico
20% idéntico
60% idéntico
De 289 geneshumanos implicados enenfermedades,hay 177cercanamentesimilares a los genes deDrosophila.
El genoma humano es 10 veces mas pequeño que el genoma de la salamandra Bolitoglossa subpalmata y 200 veces menor que el de la Ameba
Entre una persona y otra el ADN solo difiere en 0.2%
1. Comparar genomas completos por secuenciación deredundancia baja (o alta) de bibliotecas de pequeñosinsertos.
2. Comparar regiones genómicas aisladas y mapeadasutilizando bibliotecas derivadas de CromosomasBacteriales Artificiales(BAC).
Una comparación más precisa y completa puede serderivada mediante el tamizaje de colecciones declones de BACs con sondas "conservadas" de unnúmero selecto de regiones genómicas.
ESTRATEGIAS DE LA GENÓMICA COMPARATIVA
PROTEOMICA
La proteómica es elestudio y caracterizacióndel conjunto deproteínas expresadas deun genoma (proteoma).Permite identificar,categorizar y clasificar lasproteínas con respecto asu función y a lasinteracciones queestablecen entre ellas.
PROTEOMA es el conjunto de proteínas
codificado por el genoma.
El estudio del proteoma es la PROTEÓMICA
• Proteínas de cualquier célula
• Isoformas
• Proteínas modificadas
• Interacciones entre proteínas
• Descripción estructural de las proteínas
• Descripción estructural de los complejos
proteicos
• Por extensión: cualquier cosa post-genómica
El proteoma de una célula varía según elestado en el que se encuentre la célula: estrés,efecto de fármacos, u hormonas. En cadamomento y en cada tipo celular el perfil de lasproteínas expresadas será diferente
VARIACION DEL PROTEOMA
1. Proteómica de expresión: estudia la cantidad relativa de las
proteínas y sus modificaciones pos-transcripcionales .
2. Proteómica estructural: describe la estructura
tridimensional de las proteínas.
3. Proteómica funcional: se encarga de la localización y
distribución subcelular de proteínas y las interacciones que
se producen entre las proteínas y otras moléculas con el fin
de determinar su función.
RAMAS DE LA PROTEOMICA
1. Técnicas para analizar globalmente el proteoma y separar susproteínas: electroforesis bidimensional, DIGE (Difference In GelElectrophoresis: electroforesis diferencial en gel),
2. Técnicas para analizar individualmente las proteínas:espectrometría de masas: MALDI-TOF.
3. Técnicas para estudiar interacciones entre proteinas: sistemas“yeast two hybrids” de alto rendimiento o la técnica “PhageDisplay”.
TECNICAS DE PROTEOMICA
Escalabilidad de la proteómica
Genómica: GRAN escalabilidad, PCR, secuenciadores
automáticos, etc.
Proteómica: POCA escalabilidad.
Motivos:
• Material limitado y variable
• Degradación de la muestra
• Rango dinámico de abundancia muy grande (106)
• Modificaciones post-traduccionales abundantes
• Especificidad temporal y de desarrollo
• Perturbaciones patológicas
• Perturbaciones farmacológicas
1. Detección de nuevos marcadores para eldiagnóstico de enfermedades
2. Identificación de nuevos fármacos
3. Identificación de mecanismos molecularesimplicados en la patogenia de enfermedades
4. Análisis de vías de transducción de señales
APLICACIONES