Historie a metody genomiky

Prezentace na téma: "Historie a metody genomiky"— Transkript prezentace:

1 Historie a metody genomiky
Eduard Kejnovský a Roman Hobza

2 Objev pohlavních chromosomů
1891 Německý biolog Henking studoval spermatogenezi u ruměnice pospolné (Pyrrhocoris apterus) polovina dceřiných buněk měla jeden element (chromosom) navíc X bylo označení neurčitosti pozorovaného

3 Chromosomální determinace pohlaví
(1905) Nettie Stevens Edmund Wilson Tenebrio molitor, Coleoptera ( F = AAXX, M = AAXY ) mealworm

4 Přeměna neškodných bakterií ve virulentní
Fred Griffith: experimenty na Streptococcus pneumonia Dva kmeny: Smooth (S) - virulentní Rough (R) - nevirulentní Injeckce R a teplotně inaktivovaných S bakterií - myši zemřely a obsahovaly S bakterie

5 1944 - Avery, MacLeod, and McCarty
Smíchali R kmen s DNA z S kmene a izolovali S bakterie Přidali DNase - inhibice transformace Přidali proteasy - transformace proběhla DNA určena jako “transformační princip”

6 Objev dvojité šroubovice DNA

7

8 Sekvenování genomů 1988 americký kongres stál u zrodu Genbank

9 Proč sekvenovat dál? Komparativní genomika Biomedicínský výzkum
Osobní genom

10 Frederick Sanger 1975 - Dideoxy sekvenační metoda
1977 – osekvenoval Φ-X174 (5,368 bp) 1980 – dostal druhou Nobelovu cenu za chemii Později (polovina 80-tých let) osekvenoval bakteriofága λ pomocí shotgun metody (48,502 bp)

11 Sekvenování genomů 1986 Leroy Hood: první automatický
sekvenátor 1986 Human Genome Initiative 1990 započat projekt sekvenování lidského genomu (předpokládaná doba 15 let) Leroy Hood

12 Sekvenování genomů 1995 John Craig Venter sekvenoval první bakteriální genom 1996 první eukaryotický genom (kvasinka) sekvenován John Craig Venter

13 Sekvenování genomů 1998 Caenorhabditis elegans genom (první
sekvence E. coli Caenorhabditis elegans genom (první multicelulární genom) 1999 lidský chromozom 22 sekvenován

14 Sekvenování genomů 2000 Drosophila melanogaster genom
2001 Human Genome Sequencing: předběžná sekvence lidského genomu

15 Sekvenování genomů duben 2003 Lidský genom. Sekvence myšího genomu.
Sekvence krysího genomu

16 Honba za sekvencemi Human genome (first draft) – $300 million (2001)
Rhesus macaque – $22 million (2006) Mammalian genome – $100,000 (by the end of 2006) The Race for the $1000 Genome. Science 311: 1544 – 1546, 2006

17 Honba za sekvencemi X prize foundation
10,000,000$ tomu, kdo osekvenuje během 10 dnů sto lidských genomů (Hawking…..)

18 Redukce kopmlexity Hi-Cot selection

19 Redukce kopmlexity Methylation filtration (MF)
E. coli McrBC (5mC restriction)

20 Redukce kopmlexity – třídění chromosomů Chromosomes in suspension
Sheath fluid Flow chamber Laser Fluorescence emission Flow karyotype Excitation light Number of events Deflection plates Scattered light Relative fluorescence intensity Flow sorted chromosomes Flow sorted chromosomes Left collector Right collector Waste

21 Laserová mikrodisekce
Výhody: vysoká čistota Nevýhody: malý počet chromozomů, pracnost

22 Aplikace Separované chromosomy 102 copies 104 copies 106 - 107 copies
103 copies Physical mapping using PCR Cytogenetic mapping Linear amplification BAC libraries 454-sequencing

23 Chromosomálně specifické
genomové knihovny

24 Malování chromosomů – chromosome painting

25

26 Metody sekvenování

27

28

29 _ + Porous GEL LASER a ag agg aggc aggct aggctc …….. aggctcctctcccacc
DETECTOR

30 http://www.454.com Genome Sequencer 20 System
454 pyrosequencing (2005)

31 DNA library preparation

32 Fragmentace DNA

33 Ligace adaptoru

34 Vychytání DNA molekul

35 denaturace

36

37 emPCR

38 Vznik emulze (olej)

39 emPCR

40 emPCR

41 Vychytání kuliček

42 Vychytání kuliček

43 denaturace

44 Sekvenační primer

45 Disperze na sklíčko

46 Disperze na sklíčko

47 Parametry mikroreaktorů

48 Parametry mikroreaktorů

49 sekvenace

50 sekvenace

51 sekvenace

52 sekvenace

53 sekvenace

54 sekvenace

55 sekvenace

56 sekvenace

57 SOLID (Sequencing by Oligonucleotide Ligation and Detection)
2-base encoding sequencing (2007)

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86 Solexa (2007)

87

88

89

90 HELICOS (2008) True Single Molecule Sequencing (tSMS)

91 Další technologie Nanopore sekvenování Mikroelektroforéza
Sekvenování na bázi microarray