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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