O documento discute a evolução da biotecnologia genômica com o avanço das técnicas de sequenciamento de alto desempenho. Apresenta as principais plataformas de sequenciamento de nova geração e suas aplicações, como sequenciamento de genomas individuais, transcritômica, epigenômica e estudos de variação genética normal e patológica. Também aborda o sequenciamento do primeiro genoma sintético e as perspectivas futuras da engenharia genética.

1. Biotecnologia genômica na era do sequenciamento de alto desempenho Prof. Rinaldo Wellerson Pereira BolsistaProdutividadeCNPq 2 UniversidadeCatólica de Brasília Orientador Permanente: Ciências Genômicas e Biotecnologia, UCB EducaçãoFísica, UCB OrientadorCredenciado: Patologia Molecular, UNB

2. Dogma Central DNA mRNA Proteínas Variação Normal ou Patológica

3. Dogma Central Variação em seqüência Variação estrutural Variação química na cromatina Genômica Cromatina mRNA ncRNA Transcritômica Epigenômica Proteínas Proteômica Variação Normal ou Patológica Ambiente

4. Sequenciamento de DNA 1977 -2004 – Evolução e consolidação do método de Sanger 2004 - ……. – Plataformas de NGS – NextGenerationSequencing (Na verdade pode ser: “NowGenerationSequencing”) Segunda Geração Terceira Geração

5. Shendure, 2008 – Nature Biotechnology

6. Venter, 2010 - Nature

7. Venter, 2010 - Nature

8. As plataformas

9. 454 Roche

10. 454 Roche

11. Futuro – novas tecnologias para seqüenciamento de DNA

12. 454 Roche http://www.454.com/flash/roche-gene.asp

13. GenomeAnalyser - Illumina

14. GenomeAnalyser - Illumina

15. GenomeAnalyser - Illumina

16. Solid Systems – Life Technologies

17. Helicos - Helicospe

18. Pacific BioscienceSMRT

19. NatureReviewsGenetics, 31-45, 2010

20. Custos

21. Sequenciando Genomas para Investigar Variabilidade SNVs – Single nucleotide variants SNPs – Single nucleotide polymorphisms CNVs – Copy number variants CNPs – Copy number polymorphisms

22. Genomas Individuais http://huref.jcvi.org/ Sequenciadopelométodo de Sanger

23. http://jimwatsonsequence.cshl.edu/cgi-perl/gbrowse/jwsequence/ Sequenciado com 454

25. Genomas Individuais Bentleyet al. http://www.illumina.com/HumanGenome/ Wanget al. http://yh.genomics.org.cn/

26. 2001 Explosão de GenomasIndividuais 2004 2007 2008 2009 2010

27. Mais e maisGenomasIndividuais

28. Antropologia Molecular

29. Sequenciamento de Genomascomométodo de diagnóstico Exoma Genoma Total

30. Exoma

31. Targeted Resequencing

38. Transcritoma - RNAseq Splicing Alternativo ncRNA

39. Splicing Alternativo 95% de sequênciascodificantesmultiexônicas apresentam splicingaltertivo Estima-se que em média, cada sequênciascodificantesmultiexônicas tenha 7 isoformas Há variação interpopulacional e interindividual no repertório de isoformas em diferentes tipos celulares No começo do começo do entendimento de como estas variações contribuem para a variabilidade normal e patológica NGS tem clara vantagem sobre microarranjos baseados em transcritos conhecidos

44. RNAs nãocodificantes 90% do genomahumano é transcrito Small ncRNA Long ncRNA

47. Epigenômica Metilação em DNA Sequenciamento de DNA tratado com bisulfito

50. Epigenômica Mapeando DNA associado à modificações em histonas (CHIP)

51. CHIP e NGS

52. Modificações em Histonas

53. Variação em seqüência Variação estrutural Variação química na cromatina Genômica Genoma mRNA ncRNA Transcritômica Epigenômica Proteínas Proteômica Variação Normal ou Patológica Ambiente

56. Ondeestamosna UCB Genômica DF 454 Titanium IlluminaGAIIx Projetos RNAseqemLeucemialinfóideaguda (FAP-DF) RNAseq, Metiloma e ChipSeqemprojeto de investigação de mecanismosmolecularesenvolvidosnaadaptação molecular aoexercícioaeróbio (Pronex – FAP-DF) Exoma, metiloma, RNAseqemPaciente com trissomia do 21/Down e doençamielopoiéticatransitória com e semevoluçãoparaleucemia (SubmetidoEdital Universal)

57. CraigVentere o genoma sintético

58. O Personagem 1991 – ExpressedSequencedTags 1992 – TIGR – TheInstituteofgenome research 1995 – Sequenciamento do genoma de Haemophilus utilizando a técnica de shotgun 2001 – Rascunho do Genoma Humano Dezenas de outros genomas 2009 – Primeiro Genoma Individual Humano

59. Os parceiros

60. Os caminhos para a célula sintética1995-2010 Menor genoma de um organismo com capacidade de se autorreplicar Ferramenta importante para entender o conjunto mínimo de genes necessários para vida

61. Genoma Mínimo

62. Genoma Mínimo

63. Transplante de Genomas

66. Genoma Sintético

71. Mais eficiência

75. Da bactéria para levedura, de volta para a bactéria

80. Futuro Compreensão da função da maioria dos genes em uma célula Construção de genomas mínimos com circuitos complexos para síntese de fármacos, biocombustíveis..... Preocupação com a impossibilidade de prever os caminhos da biologia (caminhos tomados por um organismo sintético) Preocupação com bioterrorismo ou bioerro

81. Obrigado