METAGENÔMICA
06 de Fevereiro de 2015.
FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS - UNESP
Esther Camilo
Doutorado em Ciências Biológ...
MICROORGANISMOS
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São responsáveis por
metade do oxigênio
produzido no planeta.
Há 100 vezes mais
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IDENTIFICAÇÃO DE MICROORGANISMOS
IDENTIFICAÇÃO DE MICROORGANISMOS
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Morfologia da colônia
Testes químicosTestes sorológicos
IDENTIFICAÇÃO DE MICROORGANISMOS
IDENTIFICAÇÃO DE MICROORGANISMOS
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Morfologia da colônia
Testes químicosTestes sorológicos
Cultivar nem sempre é possível
IDENTIFICAÇÃO DE MICROORGANISMOS
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Somente uma pequena fração da diversidade
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METAGENÔMICA
METAGENÔMICA
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“As abordagens meta-ômicas, tais como metagenômica e
metatranscriptômica expõem os genes/trans...
METAGENÔMICA
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Adição de clorofórmio e precipitação
do DNA sobrenadante com
isopropanol.
Eletroforese para se...
METAGENÔMICA
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Amplificação de
sequências específicas e
posterior sequenciamento
dessas partes.
Construção de...
RNA RIBOSSOMAL (desde 1990)
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Amplificação do rRNA 16S
Amplificação do rRNA 18S
RNA RIBOSSOMAL (desde 1990)
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DESVANTAGENS
1. Amplificação desigual das espécies.
2. Sequências quiméricas c...
SHOTGUN
METAGENÔMICA
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Amplificação de
sequências específicas e
posterior sequenciamento
dessas partes.
Construção de bib...
SHOTGUN
METAGENÔMICA
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Montagem
parcial
AnáliseConstrução
das bibliotecas
https://www.ebi.ac.uk/metagenomics
ANÁLISES
METAGENÔMICA
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ANÁLISE TAXONÔMICA
METAGENÔMICA
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ANÁLISE TAXONÔMICA
METAGENÔMICA
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Identificação de
novas espécies.
Análise de
diversidade.
Comparação entre
populações de...
ANÁLISE FUNCIONAL
METAGENÔMICA
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ANÁLISE FUNCIONAL
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Busca de novas sequências com
aplicações funcionais
Reconstrução de vias presentes
na co...
Desafios
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Campo em expansão e cheio de desafios
Milhões de peças diferentes.
Milhares de diferentes quebra-
cabeças.
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PRINCIPAIS FERRAMENTAS
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PRINCIPAIS FERRAMENTAS
http://huttenhower.sph.harvard.edu/humann
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PRINCIPAIS FERRAMENTAS
APLICAÇÕES
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Fator de impacto 2014 = 39,1
IBTEC BOTUCATU
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PESQUISA LOCAL
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PESQUISA NO MUNDO: O QUE JÁ É POSSÍVEL?
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PESQUISA NO MUNDO: O QUE JÁ É POSSÍVEL?
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PESQUISA NO MUNDO: O QUE JÁ É POSSÍVEL?
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Antibiotic Resistance Gene Determinants (ARGD)
• Genes de resistência são resultados da adaptação através do
rearranjo gên...
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A metagenômica mostra que reatores anaeróbio-aeróbio de baixa energia reduz os
níveis de resistência a antibióticos dos...
Fluxo de trabalho científico (Workflow)
33
• Um número de componentes conectados.
• Cada componente é responsável pela exe...
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Taverna para construir workflows
http://www.taverna.org.uk/
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http://www.taverna.org.uk...
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  • Saúde pública
  • Porque não são cultiváveis:
  • BAC libraries = Bacterial artificial chromossome
  • A partir do DNA pode-se seguir duas abordagens experimentais: RNA 16S ou sequenciar tudo. Amplificação de sequências específicas
  • A partir do DNA pode-se seguir duas abordagens experimentais: RNA 16S ou sequenciar tudo. Amplificação de sequências específicas. Amplificação do rRNA 16S
  • A partir do DNA pode-se seguir duas abordagens experimentais: RNA 16S ou sequenciar tudo. Amplificação de sequências específicas. Amplificação do rRNA 16S
  • Amplificação desigual das espécies
  • A partir do DNA pode-se seguir duas abordagens experimentais: RNA 16S ou sequenciar tudo. Amplificação de sequências específicas
  • Montagem parcial
  • Montagem parcial
  • OUT = unidade operacional taxonômica – menor entidade taxônomica usada em um estudo.
  • OUT = unidade operacional taxonômica – menor entidade taxônomica usada em um estudo.
  • OUT = unidade operacional taxonômica – menor entidade taxônomica usada em um estudo.
  • análise ambiental - verificar microbioma como prova de que o ambiente original está sendo reestabelecido
  • Busca de novas sequências com aplicações funcionais
  • Fator de impacto 2014 = 39,1
  • Interesse em sequências que dão características de resistência a antibiótico.
  • pipeline
  • esthercamilo@gmail.com
  • Camilo

    1. 1. METAGENÔMICA 06 de Fevereiro de 2015. FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS - UNESP Esther Camilo Doutorado em Ciências Biológicas - Genética 1 esthercamilo@gmail.com
    2. 2. MICROORGANISMOS 2 São responsáveis por metade do oxigênio produzido no planeta. Há 100 vezes mais genes de micro- organismos em nosso corpo que os nossos próprios genes. Decompositores, importância econômica, Engenharia genética, síntese de vitaminas.
    3. 3. IDENTIFICAÇÃO DE MICROORGANISMOS IDENTIFICAÇÃO DE MICROORGANISMOS 3 Morfologia da colônia Testes químicosTestes sorológicos
    4. 4. IDENTIFICAÇÃO DE MICROORGANISMOS IDENTIFICAÇÃO DE MICROORGANISMOS 4 Morfologia da colônia Testes químicosTestes sorológicos
    5. 5. Cultivar nem sempre é possível IDENTIFICAÇÃO DE MICROORGANISMOS 5 Somente uma pequena fração da diversidade bacteriana existente na Terra pode ser cultivada em laboratório. Por que?  as condições ideais para sua sobrevivência não é conhecida.
    6. 6. METAGENÔMICA METAGENÔMICA 6 “As abordagens meta-ômicas, tais como metagenômica e metatranscriptômica expõem os genes/transcritos e eventualmente proteínas e metabólitos de milhares de micro-organismos para posterior análise de suas funções bioquímicas e interações em nível de sistema.”
    7. 7. METAGENÔMICA METAGENÔMICA 7 Adição de clorofórmio e precipitação do DNA sobrenadante com isopropanol. Eletroforese para separação do DNA.
    8. 8. METAGENÔMICA METAGENÔMICA 8 Amplificação de sequências específicas e posterior sequenciamento dessas partes. Construção de bibliotecas e sequenciamento do metagenoma completo.
    9. 9. RNA RIBOSSOMAL (desde 1990) METAGENÔMICA 9 Amplificação do rRNA 16S Amplificação do rRNA 18S
    10. 10. RNA RIBOSSOMAL (desde 1990) METAGENÔMICA 10
    11. 11. RNA RIBOSSOMAL (desde 1990) METAGENÔMICA 11 DESVANTAGENS 1. Amplificação desigual das espécies. 2. Sequências quiméricas causadas por amplificação errônia do PCR (> 30%)
    12. 12. SHOTGUN METAGENÔMICA 12 Amplificação de sequências específicas e posterior sequenciamento dessas partes. Construção de bibliotecas e sequenciamento do metagenoma completo.
    13. 13. SHOTGUN METAGENÔMICA 13 Montagem parcial AnáliseConstrução das bibliotecas https://www.ebi.ac.uk/metagenomics
    14. 14. ANÁLISES METAGENÔMICA 14
    15. 15. ANÁLISE TAXONÔMICA METAGENÔMICA 15
    16. 16. ANÁLISE TAXONÔMICA METAGENÔMICA 16
    17. 17. ANÁLISE TAXONÔMICA METAGENÔMICA 17 Identificação de novas espécies. Análise de diversidade. Comparação entre populações de diferentes localidades.
    18. 18. ANÁLISE FUNCIONAL METAGENÔMICA 18
    19. 19. ANÁLISE FUNCIONAL METAGENÔMICA 19 Busca de novas sequências com aplicações funcionais Reconstrução de vias presentes na comunidade. Comparação funcional.
    20. 20. Desafios 20 Campo em expansão e cheio de desafios Milhões de peças diferentes. Milhares de diferentes quebra- cabeças. Todos misturados. Muitas peças estão faltando. Não há figura de referência na caixa.
    21. 21. 21 PRINCIPAIS FERRAMENTAS
    22. 22. 22 PRINCIPAIS FERRAMENTAS http://huttenhower.sph.harvard.edu/humann
    23. 23. 23 PRINCIPAIS FERRAMENTAS
    24. 24. APLICAÇÕES 24 Fator de impacto 2014 = 39,1
    25. 25. IBTEC BOTUCATU 25 PESQUISA LOCAL
    26. 26. 26
    27. 27. 27 PESQUISA NO MUNDO: O QUE JÁ É POSSÍVEL?
    28. 28. 28 PESQUISA NO MUNDO: O QUE JÁ É POSSÍVEL?
    29. 29. 29 PESQUISA NO MUNDO: O QUE JÁ É POSSÍVEL?
    30. 30. 30
    31. 31. Antibiotic Resistance Gene Determinants (ARGD) • Genes de resistência são resultados da adaptação através do rearranjo gênico ou mutação? • Ou ainda transferência horizontal? 31
    32. 32. 32 A metagenômica mostra que reatores anaeróbio-aeróbio de baixa energia reduz os níveis de resistência a antibióticos dos genes a partir de águas residuais domésticas.
    33. 33. Fluxo de trabalho científico (Workflow) 33 • Um número de componentes conectados. • Cada componente é responsável pela execução de um fragmento da funcionalidade total. • Permite a descrição, gerenciamento e compartilhamento das análises científicas. PRINCIPAIS FERRAMENTAS
    34. 34. Links Taverna para construir workflows http://www.taverna.org.uk/ Galaxy para workflow managment http://www.taverna.org.uk/ Para fazer montagem de genomas http://metavelvet.dna.bio.keio.ac.jp Download arquivos do curso www.lab-bioinfo.com/EBI 34
    35. 35. Agradecimentos 35

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