CIÊNCIAS ÔMICAS
Pâmela A. Alexandre
Zootecnista, MSc.
Doutoranda em Biociência Animal
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos
Departamento de Medicina Veterinária
Descoberta da estrutura do DNA
• Watson e Crick, 1953
DNA RNA Proteína
Projeto Genoma Humano
• 1990
• 5000 cientistas
• 250 laboratórios
• 18 países
• US$ 2,7 Bi
• 13 anos (previsão = 15)
Projeto Genoma Humano
Projeto Genoma Humano
• 2008 - Sequenciadores automáticos
Sequenciamento de um
gene com 12 mil pb:
1983 - 1 ano
2000 - 20 min.
2003 – 1 min.
2016 - ?
Custo do Sequenciamento
• 2000 – Genoma da
bactéria Xylella
fastidiosa é sequencia
do por pesquisadores
paulistas e ganha a
primeira capa da
Nature para uma
pesquisa brasileira
• 12 milhões de dólares
• 192 pesquisadores –
primeira geração de
bioinformatas brasileiros
Brasil
• High throughput technologies – alta performance
Bottom-up
Top-down
Genômica
Transcriptômica
Proteômica
Metabolômica Fenômica
Genoma Transcriptoma
Proteoma
Metaboloma Fenoma
Epigenômica
Epigenoma
Farmacogenômica
Nutrigenômica
Genômica
Sequenciamento
Montagem
Anotação
Genoma de referência
Re-sequenciamento
Alinhamento com G. R.
Descobertas de variantes
• O que gera variabilidade genética?
• Indels (Inserções/Deleções)
• Inversões
• Translocações
• Variação no número de cópias (CNVs)
• Regiões repetitivas em tandem (Mini/Microssatélites)
• Polimorfismos de nucleotídeo único (SNP)
Genômica
O que é um marcador molecular?
Genômica
Exemplos: teste de paternidade
Exemplos: pedigree
PCR RAPD
Exemplo: CNV
SNPs
Avaliação genética de touros
Diagnostico de doenças
• Adenovírus tipo 1 canino,
• Adenovírus tipo 2 canino,
• Babesia sp,
• Bordetella bronchiseptica,
• Brucella sp,
• Cinomose,
• Clostridium perfrigens,
• Coronavírus canino,
• Ehrlichia canis,
• Ehrlichia sp,
• Haemobartonella canis,
• Helicobacter pylori,
• Herpesvírus canino,
• Leishmania sp,
• Leptospira Interrogans,
• Micoplasma sp,
• Mycobacterium sp,
• Papilomavírus canino,
• Parvovírus canino
Nos cães, o PCR serve para identificar:
• Estudo de efeitos como heterose, pleiotropia e epistasia -
Interação entre locus e alelos dos genomas
• Teste de paternidade, identificação de doenças e
características produtivas
• Tem gerado novas ferramentas para os programas de
melhoramento - marcadores moleculares, que já são
usadas em larga escala em diversas espécies
Genômica
Transcriptômica
Transcriptômica
• É o total de transcrições realizadas em um órgão ou em
uma célula em particular
• Específica
• Muita variação (estado fisiológico, estímulos físicos, químicos,
biológicos ou doenças)
• Expressão gênica comparativa (diferencial)
• Interesse especial em doenças como câncer
• Entender os processos da diferenciação celular
• Ferramenta para a fertilização in vitro, clonagem, etc
Transcriptômica
Transcriptômica
X
Transcriptômica
X
Proteômica
Proteômica
Proteômica
• Imunoproteômica – identificação de antígenos envolvidos na resposta imune através de técnicas de proteômica
• Histoproteômica – aplicação de proteômica em tecidos processados para imunohistoquímica
Metabolômica
• Estuda a dinâmica das concentrações de metabolitos ao
longo do tempo
• O metaboloma representa o conjunto de todos os
metabólitos em uma célula, fluido biológico, tecido ou
organismo, sendo estas substâncias consideradas os
produtos finais dos processos celulares
• pode fornecer um panorama geral sobre o estado
fisiológico do organismo
Metabolômica
fenótipo
genótipo
Outras “ômicas”
Biologia de sistemas e genômica funcional
• Campo interdisciplinar de estudo, focado em
compreender as complexas interações dentro de um
sistema biológico de uma perspectiva holística
Biologia de sistemas e genômica funcional
(CIVELEK e LUSIS, 2014)
Genômica nutricional
• Objetivo: Estudar as interações entre genoma e
nutrientes, para otimizar a saúde e a performance dos
animais
• Existe diversidade genômica entre indivíduos de uma espécie
(dentro e entre raças) que afetam a biodisponibilidade e o
metabolismo dos nutrientes
• A disponibilidade de nutrientes varia de acordo com o alimento
disponível, custo e palatabilidade
• Deficiência ou excesso de nutrientes afetam a expressão gênica e
a estabilidade do genoma
Genômica Nutricional
Nutrigenômica Nutrigenética
Nutrigenômica
• Estuda a influência dos nutrientes sobre a estrutura e a
expressão do genoma
• nutrientes são sinais dietéticos detectados por receptores celulares
que influenciam a expressão gênica e proteica e posteriormente a
produção de metabólitos
• como a nutrição pode influenciar as vias metabólicas e o controle
homeostático?
Nutrigenômica
Nutrigenômica e epigenômica
• Epigenética
• Expressão de microRNAs
• Modificação de histonas
• Metilação de ilhas CpG
• Conceito dos quatro “Rs”
• recebidos (Received) - nutrição e outros fatores ambientais
• gravados (Recorded) no “epigenoma”
• lembrados (Remembered) por várias gerações de células
• revelados (Revealed) - através de alterações na expressão gênica, função celular e até mesmo na saúde
(Mathers et al., 2008)
Nutrigenômica
Nutrigenômica
Nutrigenômica
Aumento da
razão
lisina:calorias,
L-carnitina e
fibras
Genômica Nutricional
Nutrigenômica Nutrigenética
Nutrigenética
• Estuda os efeitos da variabilidade genética sobre a
interação entre dieta e fenótipo
• O que gera variabilidade genética?
• Indels (Inserções/Deleções)
• Inversões
• Translocações
• Variação no número de cópias (CNVs)
• Regiões repetitivas em tandem (Mini/Microssatélites)
• Mutações
• Polimorfismos de nucleotídeo único (SNP)
Nutrigenética
• SNPs
• https://www.youtube.com/watch?v=tJjXpiWKMyA
• Sinônimo: codifica a mesma proteína
• Não sinônimo: altera a proteína
• sentido trocado - troca aa
• sem sentido - parada prematura
Nutrigenética
Farmacogenômica
• Aplicada às pesquisas e testes clínicos de drogas
• É o ramo da farmacologia que trata da influência da
variação genética na resposta de fármacos em pacientes,
correlacionando a expressão do gene ou polimorfismos
de nucleotídeo único com a eficácia e/ou toxicidade de
uma substância.
• Seleção de drogas terapêuticas substituída por seleção
de pacientes nos quais uma determinada droga seria
eficaz - tratamento individualizado
Farmacogenômica
• Muitos dos tratamentos usados hoje foram descobertos por experiência clínica, e não se sabe seu mecanismo de ação
• “Todo clínico terá de ter conhecimentos de farmacogenômica para poder prescrever as drogas ideais para seus pacientes. Isto causará um grande impacto na prática e no ensino da medicina”
• “A necessidade de fazer testes genéticos para determinação da conduta terapêutica abrirá uma série imensa de problemas éticos, legais, sociais e econômicos”
Farmacogenômica
• contra-indicação farmacogenômica
• envolvimento das minorias étnicas - inclusão de pessoas,
em estudos clínicos, não só por causa de seu diagnóstico
mas também devido à cor de sua pele ou à sua origem
geográfica abre uma série enorme de questões éticas
• LICINIO, Julio. Farmacogenômica: oportunidades e desafios. Rev. Bras.
Psiquiatr., São Paulo , v. 23, n. 3, p. 122-123, Sept. 2001 .
Obrigada! [email protected]
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos
Departamento de Medicina Veterinária