Evolucin Molecular en el Marco Genmico

1
Evolución Molecular en el Marco Genómico

• Alexander de Luna Fors
• Departamento de Genética Molecular
• Instituto de Fisiología Celular, UNAM
• aluna_at_ifc.unam.mx

2
GENÉTICA MOLECULAR
BIOINFORMÁTICA
TEORÍA EVOLUTIVA
3
GENÓMICA ESTRUCTURAL GENÓMICA FUNCIONAL GENÓMICA
EVOLUTIVA
4
GENÓMICA ESTRUCTURAL
5
(No Transcript)
6
105 106 107 108 109 1010
1011 pb TAMAÑO DEL GENOMA HAPLOIDE
7
(No Transcript)
8
(No Transcript)
9
(No Transcript)
10
300 Mb
11
(No Transcript)
12
GENÓMICA FUNCIONAL
13
1997
2002
Levadura
2003
2008
?
Humano
14
(No Transcript)
15
(No Transcript)
16
GENOME
TRANSCRIPTOME
PROTEOME
17
Técnicas basadas en la hibridización o
interacción específica de macromoléculas
18
La técnica de microarreglos se basa en la
hibridización de las moléculas de DNA o RNA para
la realización de estudios a gran escala. Su
"ancestro técnico" es el Northern blot.
19
Impresor de microarreglos (1996)
20
Impresión de microarreglos de DNA -Portaobjetos
de 75 X 25 mm -50 laminillas a la vez -40,000
muestras por cada laminilla.
21
(Tomado de NHGRI,s.a.)
22
El Experimento
23
1 cm
24
(No Transcript)
25
Hierarchical clustering
Unir clusters usando Distancia mínima gt Single
linkage Distancia máxima gt Complete
linkage Distancia promedio gt Average linkage
K-means clustering

• Specify K
• Seleccionar loscentros azarosamente
• Asignar genes a los centros
• Recalcular los centros
• Hacerlo varias veces hasta estabilizar

26
GENÓMICA EVOLUTIVA
27
(No Transcript)
28
GENÓMICA COMPARADA
B. subtilis E. coli H. influenzae
29

• 1 Análisis filogenético con datos genómicos
• 2 Evolución de la estructura de los genomas
• Transferencia horizontal
• Duplicación génica y genómica
• 3 Especiación en eucariontes
• 4 Genómica de poblaciones
• 5 Evolución genómica experimental

30
1. FILOGENÓMICA
Snel y cols., 1999 Nature Genet. 21108
31
(No Transcript)
32
2. EVOLUCIÓN DE LA ESTRUCTURA GENÓMICA De
dónde vienen los genes?
33
23
35
25
34
43
53
35
Perna y cols., 2001 Nature 409529
36
Transferencia horizontal, inserciones, deleciones
37
Mira y cols., 2001 Trends Genet. 17589
38
(No Transcript)
39
Duplicación de genes
40
Force y cols., 1999 Genetics 1511531
41
(No Transcript)
42
Lynch y Conery, 2001 Science 2901151
43
Velocidad de duplicación 1 genes /
m.a. Repertorio completo 35 - 350 m.a.
Vida media promedio 4 m.a.
44
(No Transcript)
45
(No Transcript)
46
Wolfe, 2001 Nat. Rev. Genet. 2333
47
3. ESPECIACIÓN EN EUCARIONTES
PROYECTO Génolevures
Souciet y cols., 2000 FEBS Lett. 4873
48
(No Transcript)
49
(No Transcript)
50
(No Transcript)
51
4. GENÓMICA DE POBLACIONES
Winzeler y cols., 2003 Genetics 16379
52
(No Transcript)
53
(No Transcript)
54
Ferea y cols., 1999 PNAS 969721
55
(No Transcript)
56
Metabolismo anaerobio facultativo
57
Utilización de carbono y metabolismo facultativo
en S. cerevisiae
glucosa
glucosa
etanol
etanol
acetil-CoA
piruvato
piruvato
acetil-CoA
citrato
citrato
citrato
oxalacetato
citrato
citrato
oxalacetato
CO2
a
-
KG
a-cetoglutarato
a
-
KG
a
-
KG
a-cetoglutarato
succinato
succinato
succinato
O2
O2
Función respiratoria
58
Cuáles son los genes duplicados cuya expresión
es divergente entre condiciones de fermentación y
de respiración?
59
crecimiento fermentativo
crecimiento respiratorio
cDNA
cDNA
YN 2 EtOH
YN 2 Gluc
S288C
YN 2 Gluc (E1)
YN 2 EtHO (E1)
2 hrs
YN 2 Gluc (E2)
YN 2 EtOH (E2)
YN 2 Gluc (E3)
YN 2 EtHO (E3)
YN 2 Gluc (E4)
YN 2 EtOH (E4)
COX5a
COX5a
Microarreglo de 40meros
60
Microarreglo de 40meros (6,624 2X) - ORFs de S.
cerevisiae y controles -
YN Gluc YN EtOH (cDNA-Cy3)
(cDNA-Cy5)
YN Gluc YN EtOH (cDNA-Cy5)
(cDNA-Cy3)
61
? 5,234
-5 - 3 -1 1
3 5
Normalización de cada chip LOWESS (regresión de
peso local) Filtrado de fondo Cy3 AND/OR Cy5 gt
(m 2S.D. empty spots) Filtrado de réplicas
Cy3 AND Cy5 (2A gt B, 2B gt A) Replicas
experimentales BAGEL (inferencia bayesiana) -783
datos filtrados-
62
4,819
1 hit
80
2 hits
20
702
174
139
78

• 1,179
• (genes que
• tienenal menos
• un parálogo)

49
12
12
9
4
Number of Blastp hits (P lt 1e-100)
63
11 de los duplicados analizados se expresan de
forma divergente
Graficados 919 parejas
Log2 mEtOH/Gluc) Blast-hit
Expresión divergente 96
Cutoff ?(x y)? gt 1.5
64
glucosa
etanol
acetil-CoA
piruvato
etanol
acetil-CoA
ADP Pi
citrato
citrato
citrato
citrato
Gdh1p
Gdh3p
ciclo citrato
a
Glu
a
Glu
-
KG
-
KG
a
a
Glu
Glu
-
KG
-
KG
Gdh2p
Gdh2p
Gdh2p
succinato
succinato
Función respiratoria
65
(No Transcript)
66
glucosa
etanol
piruvato
etanol
a.a.
acetil-CoA
a.a.
acetil-CoA
citrato
citrato
citrato
citrato
citrato
a.a.
a.a.
oxalacetato
oxalacetato
CO2
a
-
KG
a
a
a.a.
-
KG
-
KG
a
a
a.a.
-
KG
-
KG
succinato
succinato
succinato
Función respiratoria
67
Enzimas codificadasd por un solo gen en S.
cerevisiae
a-D-Glucose
Enzimas codificadas por más de un gen en S.
cerevisiae
Enzimas codificadas dos genes que se expresan de
manera divergente
Ethanol
68
(No Transcript)
69
(No Transcript)
70
(No Transcript)
71
Instituto de Fisiología Celular Alicia González
Manjarrez Víctor Hugo Anaya Héctor Quezada
Unidad de Microarreglos de DNA Jorge Ramírez
Análisis de datos Lina Riego Gerardo Coello
Facultad de Ciencias Arturo Becerra Luis Delaye