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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
Tecnología
Bioinformática
Célula
Impacto
Salud Humana
ADN
gen A
gen B
Biotecnología
gen C
Genómica
Biodiversidad
ARN
Biocombustibles
Biominería
Proteómica
Agricultura
Proteínas
Medio Ambiente
Genómica y sus interrogantes
¿De qué se trata?
¿ Cuál es la utilidad?
¿ Cuál es el beneficio?
¿ Cómo se aplica a la práctica médica?
¿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
GENOMICA
La genómica es la
ciencia que estudia el
genoma
de
un
organismo y el papel
que juegan en él los
genes
que
lo
componen, desde un
punto
de
vista
estructural y funcional
Genómica estructural
Consiste
en
identificar, aíslar,
sitúar
y
caracterizar
el
conjunto de genes
(genoma).
APLICACIONES
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.
Genómica funcional
Describe la función
de
los
genes
identificados,
los
organiza y detalla
las rutas genéticas
de control que
hacen posible la
fisiología de un
organismo.
Perfiles de expresión para genes de
respiración
Genes mostrando los níveles de expresión durante los
cambios de oxígeno
Métodos para medir la expresión del gen durante
el ciclo celular
Microarray
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
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), de
diferentes especies.
•Objetivos:
1. Estudiar la evolución y función de genes.
2. Entender
las
similitudes
e
individualidades que existe entre
diferentes especies.
GENOMICA COMPARATIVA
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%
60% idéntico
De 289 genes
humanos
implicados en
enfermedades,
hay 177
cercanamente
similares a los
genes de
Drosophila.
20% idéntico
70% idéntico
98% idéntico
Humanos
30,000
genes
Chimpancé
30,000
genes
Ratón
30,000
genes
A. thaliana
25,000
genes
C. elegans
19,000
genes
D. melanogaster
13,000
genes
ESTRATEGIAS DE LA GENÓMICA COMPARATIVA
1. Comparar genomas completos por secuenciación de
redundancia baja (o alta) de bibliotecas de pequeños
insertos.
2. Comparar regiones genómicas aisladas y mapeadas
utilizando bibliotecas derivadas de Cromosomas
Bacteriales Artificiales(BAC).
Una comparación más precisa y completa puede ser
derivada mediante el tamizaje de colecciones de
clones de BACs con sondas "conservadas" de un
número selecto de regiones genómicas.
PROTEOMICA
La proteómica es el
estudio y caracterización
del
conjunto
de
proteínas expresadas de
un genoma (proteoma).
Permite
identificar,
categorizar y clasificar las
proteínas con respecto a
su función y a las
interacciones
que
establecen 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
VARIACION DEL PROTEOMA
El proteoma de una célula varía según el
estado en el que se encuentre la célula: estrés,
efecto de fármacos, u hormonas. En cada
momento y en cada tipo celular el perfil de las
proteínas expresadas será diferente
RAMAS DE LA PROTEOMICA
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.
TECNICAS DE PROTEOMICA
1. Técnicas para analizar globalmente el proteoma y separar sus
proteínas: electroforesis bidimensional, DIGE (Difference In Gel
Electrophoresis:
electroforesis
diferencial
en
gel),
2. Técnicas para
espectrometría
analizar individualmente
de
masas:
las
proteínas:
MALDI-TOF.
3. Técnicas para estudiar interacciones entre proteinas: sistemas
“yeast two hybrids” de alto rendimiento o la técnica “Phage
Display”.
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
APLICACIONES
1. Detección de nuevos marcadores
diagnóstico de enfermedades
2. Identificación
de
nuevos
para
el
fármacos
3. Identificación
de
mecanismos
moleculares
implicados en la patogenia de enfermedades
4. Análisis de vías de transducción de señales