лекции проф. Прохорчука Е.Б.

1. 1
Количество однонуклеотидных полиморфизмов,
определенных с помощью микроматрицы,
которые подтверждаются сиквенсом

2. 2
GAII Server GAII IPAR
Windows
2,5 TBytes
rsync/samb
a
Восстановление
последовательности
одного цикла
Временное хранилище
100 Tbytes
Вторичный анализ
Сравнение многих
геномов
исследователь
Хранение на лентах
Здание 140
Здание 101
Схема организации потока генетических данных в Курчатовском Институте
Оптический канал, 1 Gb Ethernet

3. Отдельные приложения секвенирования:
секвенирование микробиомы, транскриптомы,
иммуномы.

6. Ancient microbiomes
Coelodonta antiquitatisMammuthus primigenius
Microbiome – prokaryotes
Analysis of more then 10.000 independent 16S rRNA sequences for each
sample
Mammoth gut
Mammoth lungs
Rhinoceros gut

7. Средняявстречаемостьобщих
остатковв50п.н.
Позиция в гене 16 рРНКS
MID1 - 16S кишечник мамонта;
27FMID1 ACGAGTGCGTAGAGTTTGATCMTGGCTCAG
519MID1 ACGAGTGCGTGWATTACCGCGGCKGCTG
MID2 16S легкое мамонта;
27MID2 ACGCTCGACAAGAGTTTGATCMTGGCTCAG
519MID2 ACGCTCGACAGWATTACCGCGGCKGCTG
MID3 16S кишечника носорога;
27MID3 AGACGCACTCAGAGTTTGATCMTGGCTCAG
519MID3 AGACGCACTCGWATTACCGCGGCKGCTG
MID5 18S кишечник носорога
18SF1MID5 ATCAGACACGGCAAGTCTGGTGCCAGCAGCC
18SR1MID5 ATCAGACACGCTTCCGTCAATTCCTTTAAG

8. 16S кишечник мамонта – 9409 последовательностей
16S легкое мамонта – 15786 последовательностей
16S кишечника носорога – 20132 последовательностей
18S кишечник носорога – 9218 последовательностей

9. Результаты

10. Основные информационные технологии сборки
геномов.

11. Церковь Torre Girona в Барселоне

13. Что делать, когда геном собран?
Аннотация геномов.

14. rRNA genes: 16S-23S, 2 x 5S
tRNA genes: 46
Protein coding genes: 2061
Mobile elements: 2 transposons + CRISPR locus
General features of the genome
Mardanov A.V., Ravin N.V., Svetlitchnyi V.A., Beletsky A.V., Miroshnichenko M.L., Bonch-
Osmolovskaya E.A., Skryabin K.G. (2009) Appl. Environ. Microbiol., 75, 4580-4588.

15. Growth of T. sibiricus on different substrates
Substrate Growth
Control without substrates and with 60 mg yeast extract per liter basal level
Peptone +
Starch -
Maltose +
Dextran +
Amorphous cellulose +
Carboxymethyl cellulose +
Microcrystalline cellulose -
Cellobiose +
Agarose +
Xylan -
Pectin -
Hexadecane +
Acetone +
Olive oil +
Glycerol +
Sodium linolenate -
Sodium palmitate -
CO -

16. Glucose
Glucose-6 -phospha te
ADP
AMP
Fructose-1,6-bisphosphate
ADP
AMP
Glyceralde hyde-3-ph osphate
Fd(ox)
Fd(red)
Pyruvate
ADP
ATP
Fd(ox)+CoASH
Fd(re d)
ADP
ATP+Co ASH
FBA
Dihydroxyacetone
phosphate
Laminarin
CoASH
Formate + Acetyl-CoA
A cceptor(ox)
Acceptor(red)
FDH
Amino aci ds
2-Keto acids
2-Ketoglutarate
Glutamate
ADP
ATP + CoASH
Amino-
tran sfe rases
NADPH
NADP
Glutamate
dehydrogenase
Fd(ox) + CoASH
Fd(red )
ACS I+II
Proteins
Pro teases
Di-/oligo peptides
Di-/oligopep tide
ABC-transpo rters
Di-/oli gop eptide s
Peptidase s
SCS
Fd(ox)
Fd(red)
AOR
Maltose
Maltooligo-
sacc harides
Maltose
Mal-I ABC-
transp orter
Maltoo lig o-
saccharide s
Mal-II ABC-
tra nsporter
 -Glucosidases
-Amylase
Glycog en debranching enzyme
4--Glucan otransfera se
Cellulose
Endo--1,4-glucanases
Agarose
CellobioseAgarose-
oligomers
Laminari-
oligomers
Cel lo-
oligomers
-Agarase Laminarina se
Endo--1,4-
gl ucan ases
Cellobi ose/-gl ucoside
ABC-transporter
-Glucoside oligo me rs
-Glucan glucoh ydrolase
-Glucosidase
Cellobiose phosphorylase
 -Galactosidase
GLK
Fructose-6-phosphate
PGI
PFK
TIM
3-Phosphoglycerate
GAPOR
GAPN
2-Phospho glyce rate
PGM
Phosph oenolpyruvate
Enolase
PYK
POR
VOR
IOR
KGOR
Pyru vate
Pyruvate:
formate
lyase
POR
ACS I+II
MBH1
FDH
CO2
2H+
H2
H+
H+
MBH2
2H+
H+
H2
H+
Fd(ox)
Fd(red)
Formate :h ydrogen
lyase comp lex
MBX
NADP
H +
NADPH
H+
Fd(red)
Fd(ox)
Withou t S0
Without S0 With S0
H+
Na+
NSR
S0
H2S
Fd(red)
Fd(ox )
NAD P+
NADPH
Fd(red)
Fd(ox )
NAD P+
NADPH
H2
2 H+
NADP+
N ADPH Biosynthesis
H2
2 H+
NADP+
N ADPH BiosynthesisBiosynthesis
BiosynthesisBiosynthesis
Soluble NiFe h ydrogenases I+II
Ferredoxin:NADP+ oxidored uctase
Na+
ADP ATP
A1A0 ATP synthase
n-Alk anes ?
ADP
ATP
Triglycerides
Lipases
Fatty acids
Glycerol
upta ke
facilator
Glyce rol-phosp hate
Glycerol
kinase
CO 2
Aceta te
Acids
A
B
C
D
E
Glycerol
F
Acetyl-CoA + CO2
Acyl-CoAs + CO2
Aldeh ydes + CO2
AMP
Reconstruction of metabolic pathways of
T.sibiricus based on genome and physiological data

17. Современные международные
консорциумы и мегапроекты по геномике.
• 1000 genomes http://www.1000genomes.org/
• International Cancer Genome Consortium http://www.icgc.org/
• Tumor Cancer Genome Atlas (Америка)
• The International Human Microbiome Consortium
http://www.human-microbiome.org/

18. Consortium

19. Что такое микроматрицы ДНК?

21. Микроматрицы ДНК, как компромиссное
дешевое решение многопараметрического
анализа ДНК.

22. Приложение микроматриц ДНК:
экспрессионное профилирование,
определение однонуклеотидных
полиморфизмов, «пошаговые» (tiling)
микроматрицы.

23. Синдром Ретта

25. Будущее: сиквенс экзонов генов, отвечающих за моногенные заболевания.

26. Донор
яйцеклеток
Предимпланиационная генетическая диагностика

27. Скрининг всех хромосом
на анеуплоидии за 12 часов

28. Можно попробовать
подсадку?
ДА
НЕТ
НЕТ

29. Какая ниша уготована микроматрицам ДНК в
будущем. Примеры дешевых диагностических
решений с помощью микроматриц ДНК.

30. What are genetic changes that cause or predispose a
person to disease?
1 million SNP
3 billion nucleotides
Microarrays
sequencing
today
Tomorrow,
almost today

31. Ethnics:
• Homemade (894 samples
from 28 populations);
• HapMap ph. III rel. 3 (1397/11);
• HGDP (1043/51);
Clinical:
• Lung cancer, controls (2441/6)-
east europeans;
• Kidney cancer, controls (331/1)-
“mean” russians
Sample collection

32. 1. Call rate > 95%;
2. Het X chr:
• Male <1%;
• Female> 20%;
3. No family cases (parents/kids)
4. Genetic distance between each pair of samples- not
closer than cousins.
Totally:
5565 samples:
3536 males, 2029 females; 2737 clinical (controls).
~200 000 SNP have call rates> 99.5%.
QC

33. PCA on all samples
Middle East
Africa
Far East
Central Asia
Europe
Siberia/America
Oceania

35. Russian analog of “23andMe” service

36. Домашнее задание:
Зайти на сайт www.i-gene.ru
и полазить по демо