mikromacierze ekspresyjne

PODSTAWY BIOINFORMATYKI
_______________________
12 MIKROMACIERZE
WSTĘP
1. Mikromacierze ekspresyjne
•
tworzenie macierzy
•
przykłady zastosowań
2. Mikromacierze SNP
•
tworzenie macierzy
•
przykłady zastosowań
Copyright ©2013, Joanna Szyda
MIKROMACIERZE EKSPRESYJNE
MIKROMACIERZE EKSPRESYJNE
http://www.bio.davidson.edu/Courses/genomics/chip/chip.html
Copyright ©2013, Joanna Szyda
MIKROMACIERZE EKSPRESYJNE - TWORZENIE
GENEROWANIE MIKROMACIERZY
hodowla komórek np. w różnych warunkach
ekspresja genów w
warunkach tlenowych
ekspresja genów w
warunkach beztlenowych
Copyright ©2013, Joanna Szyda
MIKROMACIERZE EKSPRESYJNE - TWORZENIE
GENEROWANIE MIKROMACIERZY
ekstrakcja RNA
warunki tlenowe
warunki beztlenowe
Copyright ©2013, Joanna Szyda
MIKROMACIERZE EKSPRESYJNE - TWORZENIE
GENEROWANIE MIKROMACIERZY
synteza znakowanego fluorescencyjnie DNA
warunki tlenowe
warunki beztlenowe
Copyright ©2013, Joanna Szyda
MIKROMACIERZE EKSPRESYJNE - TWORZENIE
GENEROWANIE MIKROMACIERZY
Przyłączanie DNA do komórek mikromacierzy
ATTC
ATTC
ATTC
GGTA
GGTA
GGTA
każda komórka zawiera fragment innego genu
Copyright ©2013, Joanna Szyda
MIKROMACIERZE EKSPRESYJNE - TWORZENIE
GENEROWANIE MIKROMACIERZY
odczyt fluorescencji
poziom
ekspresji RNA
w warunkach tlenowych
w warunkach beztlenowych
Copyright ©2013, Joanna Szyda
MIKROMACIERZE EKSPRESYJNE - TWORZENIE
GENEROWANIE MIKROMACIERZY
Interpretacja wyników
ekspresja głównie w
warunkach tlenowych
ekspresja w obu
środowiskach
ekspresja głównie w
warunkach beztlenowych
Copyright ©2013, Joanna Szyda
MIKROMACIERZE EKSPRESYJNE - PRZEGLĄD
KOMERCYJNE MIKROMACIERZE GENOMOWE (przegląd)
Affymetrix
Roche
Agilent
Liczba spotów
6 000 000
1 000 000
1 000 000
Długość próby
25 pz
60 pz
60 pz
Liczba spotów / gen
4-11
2-12
2-50
• sekwencje genów
•sekwencje egzonów
• sekwencje oligonukleotydowe
Copyright ©2015, Joanna Szyda
MIKROMACIERZE EKSPRESYJNE - PRZEGLĄD
Copyright ©2015, Joanna Szyda
MIKROMACIERZE EKSPRESYJNE - PRZEGLĄD
DANE RZECZYWISTE
Copyright ©2014, Joanna Szyda
MIKROMACIERZE EKSPRESYJNE - ZASTOSOWANIE
WYKORZYSTANIE DANYCH Z MIKROMACIERZY
EKSPRESYJNYCH
ANALIZA NA POZIOMIE EKSPRESJI CAŁEGO GENOMU
ANALIZA TRANSKRYPTOMU
1. Porównanie poziomu ekspresji genów w różnych
warunkach
•
poszukiwanie genów warunkujących dany fenotyp
•
analiza powiązań między poszczególnymi genami
2. Medycyna
•
diagnozowanie stanów chorobowych
•
projektowanie leków
Copyright ©2014, Joanna Szyda
MIKROMACIERZE EKSPRESYJNE - ZASTOSOWANIE
Copyright ©2013, Joanna Szyda
MIKROMACIERZE SNP i CNV
MIKROMACIERZE SNP / CNV
MIKROMACIERZE SNP - TWORZENIE
GENEROWANIE MIKROMACIERZY
Identyfikacja genotypów SNP (wiele metod)
odczyt fluorescencji
A
G
AA
GG
AG
Copyright ©2013, Joanna Szyda
MIKROMACIERZE SNP - TWORZENIE
GENEROWANIE MIKROMACIERZY
Identyfikacja genotypów SNP  odczyt fluorescencji
Wiele różnych technik np. Affymetrix, Illumina
Illumina

A A
LaFramboise, Nucl. Acids Res. (2009) 37 (13): 4181-4193
G G
2015, Joanna Szyda
MIKROMACIERZE SNP - TWORZENIE
•
•
•
•
Ludzki chromosom 21
Mikromacierz Illumina HumanHap550
Genotypy 112 próbek HapMap  po „oczyszczeniu”
sygnału fluorescencyjnego
Jakie genotypy doczytujemy w tej próbce?
A A
LaFramboise, Nucl. Acids Res. (2009) 37 (13): 4181-4193
G G
2015, Joanna Szyda
MIKROMACIERZE SNP - TWORZENIE
DANE RZECZYWISTE
MIKROMACIERZE SNP
•
~ 2 500 000 SNP człowiek
•
500 000 SNP bydło
•
54 000 SNP koń
•
54 000 SNP owca
•
170 000 SNP pies
•
60 000 SNP świnia
Copyright ©2013, Joanna Szyda
MIKROMACIERZE SNP - ZASTOSOWANIE
WYKORZYSTANIE DANYCH Z MIKROMACIERZY SNP
ANALIZA NA POZIOMIE SEKWENCJI DNA
ANALIZA GENOMU
1.Poszukiwanie powiązań pomiędzy fenotypem a genotypem
• bezpośrednio → detekcja genów warunkujących fenotyp
• pośrednio → detekcja SNP pozostających w
nierównowadze z genami
2.Medycyna → (wczesne) diagnozowanie stanów
chorobowych
3.Selekcja → (wczesny) wybór zwierząt do hodowli
4.Bioróżnorodność → zróżnicowanie pomiędzy osobnikami
na postawie DNA
Copyright ©2013, Joanna Szyda
MIKROMACIERZE EKSPRESYJNE - ZASTOSOWANIE
Copyright ©2013, Joanna Szyda
Copyright ©2013, Joanna Szyda
PODSUMOWANIE
PRZEMYSŁOWE TECHNOLOGIE PRODUKCJI DANYCH
1. Szybkość generowania danych
•
równocześnie dla całego genomu
•
równocześnie dla kilku próbek = organizmów
•
automatyzacja
•
miniaturyzacja
2. Możliwość zastosowania
•
dostępność sekwencji genomów
•
dostępność komputerów i oprogramowania
3. Wysoki poziom błędu technicznego
Copyright ©2013, Joanna Szyda
NOWE
TECHNOLOGIE
I
DANE
Copyright ©2011 Joanna Szyda