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Análisis global de la expresión génica de
Saccharomyces cerevisiae Búsqueda de patrones de
correlación espacial y temporal
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Introducción
Qué genes se están expresando en un determinado
evento fisiológico?
Cómo esta regulada la expresión de estos genes,
cual es la interacción de estos en el evento?
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Una forma de poder estudiar la regulación de la
expresión génica, es mediante el uso de
Microarrays.
Tiempo 1
Tiempo 2
Tiempo 3
Selección y análisis de los datos. Agrupamiento
de genes por sus perfiles de expresión
Nivel de expresión de grupos de genes.
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Grupos de genes que presentan perfiles de
expresión similar (clusters) comparten un
mecanismo de regulación relacionado a la función
de estos genes en el evento observado
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Hipótesis
Expresión
Componente Funcional
Componente Espacial
Caron et al. Science, 2911289 (2001) Spellman et
al. J. Biol., 15 (2002)
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Hipótesis
La expresión coordinada de genes esta relacionada
con su ubicación en dominios discretos al
interior de los cromosomas.
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Modelo
Para poder estudiar esta hipótesis, seleccionamos
a Saccharomyces cerevisiae como nuestro modelo de
estudio, debido a

• El genoma completo de este organismo se encuentra
  secuenciado, y se encuentra en bases de datos de
  acceso libre a través de la red.
• Existen varios experimentos de microarray en
  este organismo, cuyos datos se encuentran
  disponibles libremente

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Metodología
Bases de Datos (6200 ORFs en S.
cerevisiae) -Ciclo Celular (http//genome-www.stan
ford.edu/cellcycle) -Esporulación
(http//cmgm.stanford.edu/pbrown/sporulation/) -Di
auxic Shift (http//cmgm.stanford.edu/pbrown/explo
re/)
Selección inicial de genes
-Ciclo Celular, N 840 genes -Esporulación, N
983 genes -Diauxic Shift, N 737 genes
-Ciclo Celular n 102 grupos, 569
genes -Esporulación n 131 grupos, 711
genes -Diauxic Shift n 100 grupos, 433 genes
Análisis de Cluster y Bootstrap
BClust
1000
Selección mediante, árbol de consenso y respaldo
estadístico
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-Ciclo Celular n 102 grupos, 569
genes -Esporulación n 131 grupos, 711
genes -Diauxic Shift n 100 grupos, 433 genes
Se eligen aquellos grupos que presentan un 100
de clasificación correcta de sus genes
Análisis Discriminante y Jacknife
-Ciclo Celular n 83 grupos, 375
genes -Esporulación n27 grupos, 98
genes -Diauxic Shift n45 grupos, 169 genes
Estos datos corresponden a la entrada para los
siguiente análisis
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Selección
-Ciclo Celular, N 840 genes -Esporulación, N
983 genes -Diauxic Shift, N 737 genes
BASES DE DATOS ORIGINALES
Análisis de Cluster y Bootstrap (1000 replicas)
Se pierden datos al ir filtrando, pero se gana en
calidad de la información con la cual se
trabajara posteriormente
-Ciclo Celular n 102 grupos, 569
genes -Esporulación n 131 grupos, 711
genes -Diauxic Shift n 100 grupos, 433 genes
Análisis Discriminante y Jacknife. Selección de
grupos con 100 clasificación correcta
-Ciclo Celular n 83 grupos, 375
genes -Esporulación n27 grupos, 98
genes -Diauxic Shift n45 grupos, 169 genes
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Metodología y Resultados
En relación a la localización de los grupos en el
genoma Hay diferencias entre la distribución
observada de genes, versus una distribución de
estos en los cromosomas, esperada por el azar?
Para responder esto, se utilizo una metodología
de aleatorización no parametrica, utilizando el
software Resampling3
Solo se aprecian diferencias en las
distribuciónes (plt0,05) en -Diauxic Shift,
cromosomas 11 y 16 -Ciclo Celular, cromosoma 7
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• Para cada cromosoma tenemos (ejemplo ventana 200
  KB)

Nº de genes observado
Nº de genes esperado por azar
Solo hay valores significativos en Ciclo Celular,
para las ventanas - 150 KB (p 0,0234) - 200 KB
(p 0,001)
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• Al comparar usando el genoma completo

Nº de genes observado
Nº de genes esperado por azar
Solo en Ciclo Celular hay una diferencia
significativa (p 0,001)
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Existen diferencias entre la distribución
observada de los genes, versus una distribución
esperada por tamaño cromosómico?
Cromosoma 1
Mas pequeño, tiene el menor número de genes
Nº de genes observado
Cromosoma 4
Mas grande, tiene el mayor número de genes
Nº de genes esperado por tamaño
No hay diferencia estadisticamente significativa
para ninguno de los tres eventos
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Existe diferencia entre la distribución
observada, y una esperada por azar, para los
grupos de genes?
Para ver esto se consideraron diferentes tamaños
de ventana, en las cuales mirar en los cromosomas
(y en el genoma). Se consideraron 4 tamaños de
ventanas distintos, de 50, 100, 150 y 200 KB. La
comparación se realizo a dos niveles
Por cada cromosoma
Para el genoma completo
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Conclusiones

• Un análisis detallado por ventanas para cada uno
  de los cromosomas solo muestra una relación
  estadisticamente signficativa, entre posición y
  expresión, en Ciclo Celular, para solo dos
  tamaños de ventanas (150 y 200 KB)
• Este mismo análisis al realizarse usando el
  genoma completo, nuevamente muestra a Ciclo
  Celular como el único con una relacion
  significativa.

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Introducción
Duggan et al. Nature Genetics 21, 10-14 (1999).
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• Busqueda de aquellos genes que existiendo en los
  3 eventos estudiados, se estuvieran expresando de
  manera coordinada.

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(No Transcript)
20
(No Transcript)
21
(No Transcript)
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Aparecen 34 genes, de los cuales 31 son
constituyentes estructurales de ribosomas. Los 3
restantes corresponden a ORFs hipoteticos
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Metodología y Resultados
Aparecen 34 genes, de los cuales 31 son
constituyentes estructurales de los ribosomas.
Los 3 restantes corresponden a ORFs hipoteticos