O documento discute o avanço das tecnologias de sequenciamento de DNA e suas aplicações na biologia. Descreve a evolução do método de Sanger e a chegada das plataformas de sequenciamento de nova geração. Aponta como essas novas tecnologias ampliam as possibilidades de investigar a variabilidade genética através do sequenciamento de genomas individuais.

1. Novas tecnologias de Sequenciamento
de DNA como ferramentas para o
avanço em novas fronteiras da biologia
Foco em Genética Humana
Prof. Dr. Rinaldo Wellerson Pereira
Bolsista Produtividade CNPq 2
Universidade Católica de Brasília
Orientador Permanente:
Ciências Genômicas e Biotecnologia, UCB
Educação Física, UCB
Orientador Credenciado:
Patologia Molecular, UNB

2. De Mendel a era “omica”
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Mendel Cromossomos Dupla Hélice Sequência de nucleotídeos mRNA Proteína

3. Sequenciamento de DNA
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4. Sequenciamento de DNA
Método de Sanger

6. Sequenciamento de DNA
Método de Sanger - Automatização
96 poços 384 poços

7. Sequenciamento de DNA
Detecção Simultânea de Quatro Cores

8. Sequenciamento de DNA
• 1977 -2004 – Evolução e consolidação do
método de Sanger
• 2004 - ……. – Plataformas de NGS – Next
Generation Sequencing (Na verdade pode ser:
“Now Generation Sequencing”)
• Segunda Geração
• Terceira Geração

9. Shendure, 2008 – Nature Biotechnology

10. Venter, 2010 - Nature

11. Venter, 2010 - Nature

12. As plataformas

13. 454 Roche

14. 454 Roche

15. Futuro – novas tecnologias para
seqüenciamento de DNA

16. 454 Roche
http://www.454.com/flash/roche-gene.asp

17. Genome Analyser - Illumina

18. Genome Analyser - Illumina

19. Genome Analyser - Illumina

20. Solid Systems – Life Technologies

21. Helicos - Helicospe

22. Pacific Bioscience
SMRT

23. Nature Reviews Genetics, 31-45, 2010

24. Custos

26. DNA
mRNA
Proteínas
Variação Normal ou Patológica
Dogma Central

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

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

29. Genomas Individuais
http://huref.jcvi.org/
Sequenciado pelo método de Sanger

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

32. Genomas Individuais
Bentley et al.
Wang et al.
http://yh.genomics.org.cn/
http://www.illumina.com/HumanGenome/

33. Explosão de Genomas
Individuais
2001
2004
2007
2008
2009
2010

34. Mais e mais Genomas Individuais

37. Antropologia Molecular

38. Sequenciamento de Genomas como
método de diagnóstico
• Exoma
• Genoma Total

39. Exoma

40. Targeted Resequencing

47. Missing Heritability e o
sequenciamento de genomas
individuais

48. Next Generation Sequencing amplia possibilidades de
melhor caracterização da variação estrutural em
genomas

50. Transcritoma - RNAseq
• Splicing Alternativo
• ncRNA

51. Splicing Alternativo
• 95% de sequências codificantes multiexônicas
apresentam splicing altertivo
• Estima-se que em média, cada sequências codificantes
multiexônicas 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

56. RNAs não codificantes
• 90% do genoma humano é transcrito
• Small ncRNA
• Long ncRNA

59. Epigenômica
• Metilação em DNA
– Sequenciamento de DNA tratado com bisulfito

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

63. CHIP e NGS

64. Modificações em Histonas

65. Genoma
mRNA ncRNA
Proteínas
Variação Normal ou PatológicaAmbiente
Variação em seqüência Variação estrutural Variação química na cromatina
Epigenômica
Genômica
Transcritômica
Proteômica

68. Onde estamos na UCB
• Genômica DF
– 454 Titanium
– Illumina GAIIx
• Projetos
– RNAseq em Leucemia linfóide aguda (FAP-DF)
– RNAseq, Metiloma e ChipSeq em projeto de
investigação de mecanismos moleculares envolvidos
na adaptação molecular ao exercício aeróbio (Pronex
– FAP-DF)
– Projeto Edital Pró-Centro Oeste – Sequenciamento de
exons em pacientes com retardo mental, displasias
esqueléticas e mal formações cardíacas

69. Polícia Civil do DF
O Centro de Genômica como uma estratégia e
desafio ao fomento da inovação no Distrito
Federal.

70. Sala principal dos sequenciadores

71. Sala de preparo
de bibliotecas
Sala de apoio

72. Programa de Pós Graduação em
Ciências Genômicas e Biotecnologia
SGAN 916 Módulo B Bloco C
http://www.ucb.br/posgraduacao/biotecnologia/bio.htm

73. Contatos
• @rinaldowp (Ciência e Corridas )
• rinaldo.pereira (Ciência e Corridas)
• rinaldo.pereira@catolica.edu.br