Genomica

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Conceitos
-Genoma: toda informação hereditária de
um organismo que está codificada em seu
DNA
-Genômica: ciência que estuda o genoma
dos organismos a partir do seu
sequenciamento completo, com objetivo de
entender a sua estrutura, organização e
função
-Estrutural:
● caracterizar a estrutura dos genomas
-Funcional:
● funções gênicas: compreender as
mudanças no funcionamento do
genoma em diferentes estágios
-O que busca:
● compreensão da arquitetura do DNA
● descoberta de genes (doenças,
produtividade)
● descoberta do controle gênico
● seleção genômica
● faz a partir de ferramentas
moleculares
Ferramentas moleculares
-Marcadores genéticos: qualquer
característica morfológica ou molecular que
diferencia indivíduos e que seja facilmente
detectável, herdadas geneticamente
(alteração na sequência de DNA que
diferencia um indivíduo de outro)
-Tem que ser bialélico
-Essencial: herdável e intimamente ligado ao
alelo que se deseja selecionar
-Marcador + alelo desejável
-mínimo 1% da população precisa ter para
ser chamado de marcador
-EX: bovino com chifre (gene marcador aa)
-Tipos de marcadores:
● morfológicos: fenótipo de fácil
identificação determinado por um
único alelo ou o gene de interesse
● DNA: baseados na variabilidade do
DNA
● bioquímicos (isoenzimas): diferentes
genes codificando para a mesma
forma enzimática
Marcadores de DNA
-Marcadores moleculares disponíveis
(diferenciam-se pela tecnologia utilizada
para revelar variabilidade de DNA)
-Uso: custo, facilidade de uso, consistência e
repetibilidade
-Os principais tipos de marcadores
moleculares podem ser classificados em
dois grupos, conforme metodologia utilizada
para identificá-los
SNP (snips)
-Polimorfismo de nucleotídeo único
-Sequenciamento de sequências homólogas
do DNA permitiu identificar SNPs
-Sequência homólogas (alelos): identifica as
variações (mutações)
-Abundante no genoma: aproximadamente a
cada 100 bases, ocorre uma mutação
-Consequências das mutações:
● podem alterar o produto gênico
● podem ser transmitidos para os
descendentes (desequilíbrio de
ligação: está ligado com o gene)
● podem influenciar a performance de
determinada característica (ex:
marcador ligado com o gene de
produzir mais)
● podem ser benéficas ou não
OBS: Não ter variabilidade: os animais ficam
muito iguais, o que podem acarretar
consequências como doença em todos por
exemplo (EX: covid: se todos nós fossemos
iguais, ou todos seriamos resistentes ou
todos nós seriamos suscetíveis/morte)
-Importância do SNP: dogma central da
biologia
-Alterações nas bases nitrogenadas
(polimorfismos de base única - SNP)
ocasionam alterações no mRNA e
consequentemente alterações na produção
de proteínas que influenciam na expressão
do fenótipo (uma letra diferente forma uma
proteína diferente)
Tipos de características
-Qualitativas: um ou poucos genes
influenciando, sofrem pouca influencia
ambiental
● resistência a doenças
● pelagem
● chifres
● cor dos olhos
● formato das orelhas
-Quantitativas: muitos genes envolvidos
(achar snps que estejam perto dos QTLs)
● altura
● peso
● conversão alimentar
-QTLs: região no DNA onde temos genes
que influenciam genes quantitativos
Característica poligênicas
-Governadas por muitos locos com poucos
efeitos de forma que nenhum deles chega a
se destacar de forma evidente em relação
aos demais
-Geralmente relacionadas com o fenótipo
final (Ex. peso) devida a ações de diferentes
locos em diferentes fases da vida do
indivíduo
-Muitas proteínas diferentes (músculo, osso,
gordura …) sendo endereçadas por muitos
locos diferentes no DNA (diluindo o efeito
dos mesmo)
-Muitos SNPs com “pequena influência”
sobre o fenótipo final
Características oligogênicas
-Governadas por poucos locos com grandes
efeitos, de forma que estes se destacam em
relação aos demais
-Geralmente relacionadas com
características determinadas por
metabolismos (qualidade da carne) ou
produção específica de anticorpos
(resistência a doenças)
-Poucas proteínas que afetam processos
biológicos sendo endereçadas por muitos
locos de DNA (aumentando a importância
dos mesmos)
-Poucos SNPs com “grande influência” no
fenótipo final
Sequenciamento do DNA
-Feito pelo método de Sangues:
sequenciamento automático (cada cor é uma
base)
-Desenvolvimento tecnológico no campo da
genética e automação resultou em:
equipamentos que geram grandes
quantidades de informações
utilização dos SNPs
Painel / chips de marcadores
-Utilizam técnicas de fluorescência para
transformar as bases em cores distintas com
diferentes comprimentos de ondas
-Quanto mais marcadores iguais, mais
parecidos são os animais
-A ideia básica em se identificar um SNP
está associado a determinado fenótipo que
se dá por meio de uma regressão linear
simples
IGNORAR
-Na matriz de marcadores:
AA = 0
AB = 1
BB = 2
não tem marcador: 5
Qual a importância de um único
SNP
-Regressão linear simples: a substituição do
alelo C pelo A, aumenta em média, 5
unidades na característica de interesse
-Assumindo:
● ausência de dominância
● mesma frequência alélica
● Falconer
Seleção genômica ampla (GWS)
-Usam todos os marcadores para calcular os
valores genéticos genômicos
-Baseada em: fenótipos, genótipos e
pedigree
-Identificar indivíduos superiores com base
em seu mérito genético genômico (GEBV)
-Os SNPs (geralmente assumidos como
efeitos aleatórios) são considerados
simultaneamente nas análises, demandando
o uso de métodos estatísticos específicos
(Bayes A, B, etc....)
ssGBLUP
-Matriz A e atualizar com informações dos
marcadores
-Mudando a relação de parentesco
-Irmãos completos = 0,5 mas tem irmãos
que são mais semelhantes
-Genômica → quem se parece mais com
quem
-H = informações de pedigree + informações
genômica entra no lugar da matriz A
Associação genômica ampla
(GWAS)
-Utilizada para compreender a genética de
características complexas em humanos,
animais e plantas
-Doenças e Características produtivas
-Detecção de genes de interesse
(associação genômica)
-Podem ser utilizadas centenas, milhares ou
milhões de informações do genoma (SNPs)
-Dados de genotipagem (variantes do
genoma)
-Dados de sequenciamento (informação
completa do DNA)
-GWAS (associação Genômica Ampla):
● associar marcadores a genes de
interesse para características
qualitativas
● associar marcadores a genes de
interesse para características
quantitativas – Mapeamento de QTLs
-Utilizar os marcadores para Seleção
genômica ampla (GWS)
-Quanto maior a densidade de variantes
(marcadores) presentes, pressupõe-se que
exista maior desequilíbrio de ligação
-↑ densidade ↑ chance do marcador estar
próximo ao QTL ou que ele próprio seja o
QTL
Mapeamento de QTLs
-Locus de características quantitativas →
regiões cromossômicas relacionadas com a
variação fenotípica das características
quantitativas
-QTL de grande magnitude: gene de efeito
maior
-Objetivo: identificar regiões genômicas
relacionadas a genes envolvidos com
características de interesse