Analýza genové exprese

Slides:



Advertisements
Podobné prezentace
O metodě konečných prvků Lect_6.ppt M. Okrouhlík Ústav termomechaniky, AV ČR, Praha Liberec, 2010 Pár slov o Matlabu a o zobrazení čísla na počítači.
Advertisements

1 / 2X36DSA 2005The complexity of different algorithms varies: O(n), Ω(n 2 ), Θ(n·log 2 (n)), … Různé algoritmy mají různou složitost: O(n), Ω(n 2 ), Θ(n·log.
Jméno autora:Mgr. Mária Filipová Datum vytvoření: Číslo DUMu:VY_32_INOVACE_07_AJ_ACH Ročník: 1. – 4. ročník Vzdělávací oblast: Jazyk a jazyková.
Jméno autora: Mgr. Mária Filipová Datum vytvoření: Číslo DUMu: VY_32_INOVACE_08_AJ_EP Ročník: 1. – 4. ročník Vzdělávací oblast:Jazyk a jazyková.
Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/ Číslo materiálu VY_32_INOVACE_ 007 Název školy Gymnázium, Tachov, Pionýrská 1370 Autor Mgr.Stanislava Antropiusová.
Název a adresa školy: Střední odborné učiliště stavební, Opava, příspěvková organizace, Boženy Němcové 22/2309, Opava Název operačního programu:OP.
ŠKOLA: Gymnázium, Tanvald, Školní 305, příspěvková organizace ČÍSLO PROJEKTU: CZ.1.07/1.5.00/ NÁZEV PROJEKTU: Šablony – Gymnázium Tanvald ČÍSLO.
Obchodní akademie, Ostrava-Poruba, příspěvková organizace Vzdělávací materiál/DUM Businessland / Making Contracts 06B16 AutorLadislava Pechová Období vytvořeníLeden.
Pracovní list - pro tisk Vloženo z stress.pptx Začátek.
Online piracy Název školyGymnázium Zlín - Lesní čtvrť Číslo projektuCZ.1.07/1.5.00/ Název projektuRozvoj žákovských kompetencí.
REGULACE GENOVÉ EXPRESE.
ŠKOLA: Gymnázium, Tanvald, Školní 305, příspěvková organizace ČÍSLO PROJEKTU : CZ.1.07/1.5.00/ NÁZEV PROJEKTU: Šablony – Gymnázium Tanvald ČÍSLO.
Makrofág a apoptotická buňka
1 Škola: Gymnázium, Brno, Slovanské náměstí 7 Šablona: III/2 – Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Název projektu: Inovace výuky na GSN prostřednictvím.
Název a adresa školy: Střední odborné učiliště stavební, Opava, příspěvková organizace, Boženy Němcové 22/2309, Opava Název operačního programu:
Tutorial: Physics Topic: Catalyst Prepared by : RNDr. Ondřej Jeřábek Projekt Anglicky v odborných předmětech, CZ.1.07/1.3.09/ je spolufinancován.
Tato prezentace je hrazena z projektu: Spolupráce s partnery – základ kvalitní odborné výuky Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.01/
Jméno autora: Mgr. Mária Filipová Datum vytvoření: Číslo DUMu: VY_32_INOVACE_17_AJ_FT Ročník: 1. – 4. ročník Vzdělávací oblast:Jazyk a jazyková.
Tutorial: Obchodní akademie Topic: Logical Functions Prepared by: Mgr. Zdeněk Hrdina Projekt Anglicky v odborných předmětech, CZ.1.07/1.3.09/ je.
Jméno autora: Mgr. Mária Filipová Datum vytvoření: Číslo DUMu: VY_32_INOVACE_09_AJ_EP Ročník: 1. – 4. ročník Vzdělávací oblast:Jazyk a jazyková.
Tutorial: Mechanic - electrician Topic: Basics of electrical engineering the 2nd. year Measuring the capacity Prepared by: Ing. Jiří Smílek Projekt Anglicky.
Statistická analýza dat
E COSYSTEM Výukový materiál EK Tvůrce: Ing. Marie Jiráková Tvůrce anglické verze: Mgr. Milan Smejkal Projekt: S anglickým jazykem do dalších předmětů.
Tutorial: Mechanic - electrician Topic: Basics of electrical engineering the 2nd. year Measurement of current and voltage Prepared by: Ing. Jiří Smílek.
2014 CELL DIVISION Výukový materiál MB Tvůrce: Mgr. Šárka Vopěnková Tvůrce anglické verze: ThMgr. Ing. Jiří Foller Projekt: S anglickým jazykem.
PRIMA 2014 REPRODUCTION Výukový materiál GE Tvůrce: Mgr. Šárka Vopěnková Tvůrce anglické verze: ThMgr. Ing. Jiří Foller Projekt: S anglickým jazykem.
Tercie 2014 Výukový materiál GE Tvůrce: Mgr. Šárka Vopěnková Tvůrce anglické verze: ThMgr. Ing. Jiří Foller Projekt: S anglickým jazykem do dalších.
CZECH STATISTICAL OFFICE Na padesátém 81, CZ Praha 10, Czech Republic Blind Friendly Website Helena Koláčková Czech Statistical Office.
2014 Výukový materiál GE Tvůrce: Mgr. Šárka Vopěnková Tvůrce anglické verze: ThMgr. Ing. Jiří Foller Projekt: S anglickým jazykem do dalších předmětů.
TERCIE 2014 MENDEL´S LAWS Výukový materiál GE Tvůrce: Mgr. Šárka Vopěnková Tvůrce anglické verze: ThMgr. Ing. Jiří Foller Projekt: S anglickým.
COMMUNITIES Výukový materiál EK Tvůrce: Ing. Marie Jiráková Tvůrce anglické verze: Mgr. Milan Smejkal Projekt: S anglickým jazykem do dalších předmětů.
EU peníze středním školám Název vzdělávacího materiálu: Avoid common mistakes III. Číslo vzdělávacího materiálu: AJ Šablona: II/2 Inovace a zkvalitnění.
EU peníze středním školám Název vzdělávacího materiálu: Verbs about clothes I Číslo vzdělávacího materiálu: AJ2-4 Šablona: II/2 Inovace a zkvalitnění výuky.
INTEGRATED RESCUE SYSTEM Střední průmyslová škola Hranice Mgr. Radka Vorlová 02_Integrated Rescue System CZ.1.07/1.5.00/
Tutorial:Business Academy Topic: Stock in trade Prepared by:Ing. Marcela Zlatníková Projekt Anglicky v odborných předmětech, CZ.1.07/1.3.09/ je.
Listening VY_32_INOVACE_AJ_2_60 Multiple choice Číslo projektu: CZ.1.07./1.5.00/ Název projektu: Zlepšení podmínek pro vzdělávání na SUŠ, Ostrava.
N ÁZEV ŠKOLY : ZŠ V ARNSDORF, E DISONOVA 2821, OKRES D ĚČÍN, PŘÍSPĚVKOVÁ ORGANIZACE J AZYK A JAZYKOVÁ KOMUNIKACE, A NGLICKÝ JAZYK, V ÁNOCE A UTOR : M ICHAELA.
Analýza pracovního výkonu zaměstnanců
Anglický jazyk – slovní zásoba Autor: Mgr. Vlasta Skořepová
Výukový materiál VY_22_INOVACE_10_ Warming up – langage game
Harmonogram - úprava – úvod, plán semestru, podmínky zápočtu. Studium literatury, vyhledávání literatury, databáze, knihovny, citace, Dr. Medalová.
GE - Vyšší kvalita výuky
CHROMOSOMAL MUTATIONS
ŠKOLA: Gymnázium, Chomutov, Mostecká 3000, příspěvková organizace
RT – PCR: návrh primerů.
DIGITÁLNÍ UČEBNÍ MATERIÁL
Název školy: Základní škola Chomutov, Písečná 5144 Název materiálu: VY_22_INOVACE_23_Intrepid - part 2_zh1 Číslo projektu: CZ 1.07/1.4.00/ Autor:
Zpracování dat Lenka Radová
Jiří Šafr FHS UK, SOÚ AV ČR, v.v.i. jiri.safr(zavináč)seznam.cz
Metagenomika Úvod Petra Vídeňská, Ph.D..
Jméno Příjmení, další jména Ústav konstruování
Název školy: ZŠ Varnsdorf, Edisonova 2821, okres Děčín, příspěvková organizace Jazyk a jazyková komunikace, Anglický jazyk, Minulý čas prostý pravidelných.
Introduction to MS Dynamics NAV XX. (Combined Shipments)
PLANT POPULATIONS 2014 Výukový materiál EK
Harmonogram - úprava – úvod, plán semestru, podmínky zápočtu. Studium literatury, vyhledávání literatury, databáze, knihovny, citace, Dr. Medalová.
Metagenomika - Metatranskriptomika
Projekt Anglicky v odborných předmětech, CZ.1.07/1.3.09/
Projekt Anglicky v odborných předmětech, CZ.1.07/1.3.09/
Projekt Anglicky v odborných předmětech, CZ.1.07/1.3.09/
Introduction to MS Dynamics NAV (Expected Costs)
In The Year Nejde vložit do pptx – nutno přes prohlížeč.
WHAT IS BLUE? Dostupné z Metodického portálu ISSN: , financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým.
Letní škola slovanských studií Poděbrady 1. –
Quantum Chemistry / Quantum Mechanics
Různé algoritmy mají různou složitost: O(n), Ω(n2), Θ(n·log2(n)), …
Účetní schémata MS Dynamics NAV RTC-základy
Petr Michálek Datum konání:
A colorimetric and fluorescent probe for detecting intracellular GSH
Jakub Horák, horakj(na)fld.czu.cz, L026
Introduction to MS Dynamics NAV (ATP_CTP)
Transkript prezentace:

Analýza genové exprese

Genomics Transcriptomics Proteomics DNA mRNA Proteins Transcription Translation Genome Transcriptome Proteome 3 billion bases 20-30,000 genes ~100,000 proteins Functional Genomics Genomics Transcriptomics Proteomics

Rozdíly v expresi genů mohou mít velký význam Today known that humans and chimpanzees are 98.7% identical in their genome sequences and that large differences tissue-specific differences exist in expression – particular in the brain (Enard et al. 2002)

Analýza genové exprese (1) Kvantifikace kandidátních transkriptů (2) Microarrays (3) RNAseq (transkriptom)

Kandidátní geny - relativní kvantifikace pomocí standardů Měření úrovně exprese (např. v různých typech tkání nebo treatement vs. non-treatement atd. mRNA → reverzní transkripce → cDNA → PCR housekeeping geny – slouží jako standard pro měření stejný počet kopií ve všech buňkách exprimované ve všech buňkách, nezávislé na experimentu A gene which is to be used as a loading control (or internal standard) should have various features - see slide.

Srovnání množství PCR produktu na elektroforéze

Studium kandidátních genů - qPCR We can plot the Ct values for the dilutions against concentration - the result is a linear graph. It should have an excellent correlation coefficient (certainly more than 0.990). většinou nespecifická detekce (SYBR Green, aj.) nutné srovnání s house-keeping geny https://www.youtube.com/watch?v=y8tHiH0BzGY

Microarray transcriptomics

Microarray analysis of transcriptome (~ specific DNA hybridization) ACTGGTCCATAA Probe (i.e. synthesized oligonucleotides complementary to particular genes) Target (i.e. mix of transcripts in a form of cDNA = mRNA přepsaná do DNA reverzní transkriptázou, tj. neobsahuje introny)

Sledování exprese genů (microarrays) Sledování exprese mnoha (tisíce) genů najednou Založeno na hybridizaci Sleduje se rozdíl vůči kontrole ("heterologous hybridization") = dvoukanálový experiment

Vyhodnocení chipu – analýza obrazu (srovnání úrovně exprese mezi kontrolou a experimentem) desítky tisíc transkriptů Komerčně dostupné pro kompletní transkriptom cca 25 druhů (další jsou rychle vyvíjeny, i na zakázku)

Commercial or custom microarrays

RNA-seq Differential gene expression (DE) studies in nonmodel species without the need for prior genomic resources

Todd et al. 2016

RNA-Seq = sekvenování transkriptomu Fragmented mRNA List of differentially expressed genes RNA-Seq workflow for gene expression analysis Využití NGS Adapted from Zeng and Mortazavi, Nature Immunology 13 (2012)

RNA-Seq quantification (RPKM = reads per kilobase per million reads) Musí být znám referenční transkriptom

RNA-seq commercially available from 245 USD/sample

RNAseq - review Alvarez et al. 2015, Todd et al. 2016 Question categories: (1) the extent and structure of natural variation, e.g. SNPs, (2) organismal response to stimulus and (3) the effect of differential gene expression on phenotype Alvarez et al. 2015, Todd et al. 2016

RNA-Seq = sekvenování transkriptomu Fragmented mRNA List of differentially expressed genes RNA-Seq workflow for gene expression analysis gene ontology identifikace funkce daného genu Adapted from Zeng and Mortazavi, Nature Immunology 13 (2012)

Gene ontology (http://geneontology Gene ontology (http://geneontology.org/) = functional annotation analysis založena na databázích dostupných anotovaných genů u modelových organismů Cellular Component - the parts of a cell or its extracellular environment Molecular Function - the elemental activities of a gene product at the molecular level, such as binding or catalysis Biological Process - operations or sets of molecular events with a defined beginning and end, pertinent to the functioning of integrated living units: cells, tissues, organs, and organisms.

Gene ontology as a graph Example: A set of terms under the biological process node pigmentation.

Microarrays vs. RNA-seq Měly by dávat stejné výsledky, ale srovnávacích studií je velmi málo

Příklady

20721 SNPs (ddRAD) – no genetic difference at neutral loci Mason and Taylor 2015 Only differentially expressed genes are responsible for morphological changes (zobák, zbarvení) 20721 SNPs (ddRAD) 215825 SNPs (RNAseq) 20721 SNPs (ddRAD) – no genetic difference at neutral loci

cca 334 miliónů sekvencí („reads“); 42 mil./sample 210 DEGs („differentially expressed genes“) – 119 up-regulated, 91 down-regulated u žlutých jedinců xanthophory melanophory erythrophory

Konzistence výsledků změny v expresi jdou stejným směrem u RNA-seq i RT-qPCR vybraných genů

Functional annotation clustering (= gene ontology) down-regulated in yellow up-regulated in yellow xanthophory u žlutých jedinců jsou asociovány s melanogenezí v dalším kroku je možné studovat roli jednotlivých kandidátních genů

Case study: Joop Ouborg et al. Transcriptional profiling of inbreeding depression and genetic erosion in Scabiosa columbaria: the balance between genetic drift and selection in the genetic erosion process. 2009

Example: cDNA library roots shoots inbred outbred small pop large pop Scabiosa columbaria cDNA library

cDNA library preparation – 454 sequencing of transcriptome

Total number of reads: 528557 Number of contigs: 40302

Annotation of these 40.000+ ESTs („expressed sequence tags“) In the next phase: Annotation of these 40.000+ ESTs („expressed sequence tags“) Automated programs available, like BLAST2GO (http://www.blast2go.de/): just feed a file with the ESTs into the program, and turn it on…… 1 week later you will have the results, being: Homology with known sequences Known function The sequences may also be searched for: EST-associated SSR markers: MISA (http://pgrc.ipk-gatersleben.de/misa/) SNP markers: SNP-mining software like PolyBayes (http://genome.wustl.edu/tools/software/polybayes.cgi) Again by using search software, freeware ALMOST HALF OF GENES (ESTs) ARE UNKNOWN !!!

Example: roots shoots inbred outbred small pop large pop Scabiosa columbaria cDNA library 530.000 sequences in one run, leading to ~ 40.000 ESTs

Two methods of detecting transcripts 1. Design of quantitative RealTime-PCR methods, based on EST sequences 2. Design of a Scabiosa specific microarray

Experiment: transcriptional profiling of inbreeding depression Example: roots shoots inbred outbred small pop large pop Scabiosa columbaria cDNA library 530.000 sequences in one run, leading to ~ 40.000 ESTs 15k – 30k 60-mer microarrays Experiment: transcriptional profiling of inbreeding depression