A Revolução "Ômica": novas ferramentas e novos desafios para os pesquisadores

S. Biffani - ste.bif68@gmail.com -Institute of Agricultural Biology and Biotechnology (IBBA-CNR Italy)

20th August 2015 Departamento de Zootecnia da Universidade Federal do Ceará

2001: A Revolução "Ômica" pode começar

  • 2001: Projeto Genoma Humano
  • 2009: Sequenciamento genoma Bovino

a festa dos pesquisadores

Novas Ferramentas

  1. Gen-ômica
  2. Trascript-ômica
  3. Prote-ômica
  4. Metabol-ômica

O quebra-cabeça ômico

O quebra-cabeça ômico

Gen-ômica

estudo do genoma completo dos diferentes organismos

  • estrutura
  • conteudo
  • função
  • evolução

o impulso da Gen-ômica

  • Genotipagem e sequenciamento

  • Tecnologia (menos tempo e dinheiro)

  • Projetos internacionais

  • ferramentas bio-informáticas

Mapeamento de marcadores SNP

Single Nucleotide Polymorphism: pequena variação, que pode ocorrer numa sequência de DNA

Chip de DNA


plataformas de genotipagem

Chip de DNA-exemplos

...e agora?

o que podemos fazer com isso ?

Aplicações

  1. Seleção genômica
  2. GWAS: (estudo de associação genômica ampla)
  3. teste de parentesco
  4. testes defeitos recessivos

Seleção genômica

estimar o valor genético de um individuo com base nos genótipos de todos os marcadores associados com a caracteristica

Seleção genômica

Seleção genômica

Seleção genômica

vantagens

  1. Predizer o valor genético sem a necessidade do teste de progênie
  2. Selecionar os animais antes da idade produtiva e/ou reprodutiva
  3. Diminuir custos
  4. Maior acurácia dos valores genéticos

GWAS (estudo de associação genômica ampla)

Identificar associações entre o fenótipo e os marcadores (SNPs)

GWAS

GWAS

deslocamento de abomaso

62 vacas Holstein + 54k SNP Panel

GWAS

deslocamento de abomaso

GWAS

GWAS

região associada a atividade neurológica

teste de parentesco

  • parentage testing
    • SNPs em lugar dos microsatellites

testes defeitos recessivos

Sequenciamento completo

Sequenciamento completo

as mutações causais estão na sequência completa…

…porém, sequenciar é caro!!

Sequenciamento completo

solução:

  • sequenciar os principais touros
  • reconstruir a sequencia dos animais a partir dos genótipos disponiveis

Trascript-ômica

  • conjunto completo de transcritos

  • reflexo direto da expressão dos genes

Trascript-ômica

técnicas

  • Northern Blotting
  • RT(reverse transcriptase) PCR
  • Real Time PCR
  • Microarranjo
  • RNAseq

RNAseq

RNAseq

RNAseq

RNAseq - applicações

  • 2010 Medrano et al.:

    • RNA células somáticas vs RNA tecido mamário
  • 2012 Wickramasinghe et al.:

    • RNA células somáticas em diferentes estágios de lactação

RNAseq - applicações

RNAseq - projetos em andamento

RNAseq - projetos em andamento

  1. Caracterização do transcriptoma do tecido adiposo subcutâneo e intra-abdominal de vacas holstein em diferentes estágios de lactação
    • 10 vacas
    • 3 coletas:
      • parto
      • 30 dias
      • 90 dias

RNAseq - projetos em andamento

  1. Caracterização do transcriptoma de semen de touros de alta e baixa fertilidade utilizando small-RNA.
    • MicroRNAs (miRNAs) são pequenos RNAs não-codantes
    • regulam a expressão de genes em nivel pós-transcricional
    • implicados na maioria das principais funções celulares (CÂNCER)
    • sub-projeto: Bos Indicus

Proteômica

  • conjunto de proteinas expressas em uma célula ou tecido
  • não é estático
    • pode se modificar dependendo das condiçoes

Proteômica

utilizada em todas as áreas da ciência animal (saude, reprodução, produção…) e nos produtos derivados

Proteômica

Os resultados obtidos dependem dos avanços tecnologicos que permitem a separação e a identificação das proteinas

Proteômica - applicações

  • estresse em gado de leite

    • proteinas do leite (variações durante uma mastite)
  • identificação precoce da mastite

    • proteinas do soro do leite

Proteômica - applicações

  • estudo do patógeno durante uma infecção

    • Staphylococcus aureus principal agente etiológico patogênico de mastite bovina
  • parasitologia:

    • parasito e hospedeiro

Proteômica - applicações

  • produtos de origem animal:
    • ovos
      • efeito da temperatura de stocagem (4, 20 e 37 °C)
        • degradação da albumina
      • proteoma da cuticula
        • 47 proteinas, 2 com função antimicrobiana
    • leite
      • Detecção de Fraudes

Enfim...

  • os avanços metodológicos permitem novas e mais sofisticadas pesquisas

Enfim...

  • desafios
    • custos(Gen, Prot, Trans)

Enfim...

  • desafios
    • custos(Gen, Prot, Trans)
    • objetivos
      • planejamento do experimento

Enfim...

  • desafios
    • custos(Gen, Prot, Trans)
    • objetivos
    • aspectos bioinformáticos-estatásticos

Enfim...

  • desafios
    • custos(Gen, Prot, Trans)
    • objetivos
    • aspectos bioinformáticos
    • colaborações internacionais

Colaborações internacionais

Colaborações internacionais

Agradecimentos

  • Prof. Arlindo de Alencar Araripe Noronha Moura
  • Prof. Ednardo Rodrigues Freitas
  • Todos vocês