Scale-up in biologia

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Gilberto Zanella
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1 Scale-up in biologia

2 Ultimi 10 anni Genomica Trascrittomica Proteomica Metabolomica Biologia dei sistemi Bioinformatica Quinta legge dell'inattendibilita : Errare è umano, ma per incasinare davvero tutto ci vuole un computer.

Quinta legge dell'inattendibilita : Errare è

3 Pubmed Key word Tutte le voci Ultimi 3 mesi Genomics Functional genomics Transcription profiling Transcription sequencing Proteomic Systems biology

5 Genomica Lo studio di genomi (interi!) Suppone esperimenti di Sequenziamento large- scale e fine- scale genetic mapping In contrasto con lo studio di un singolo gene (biologia molecolare e/o genetica ) For the United States Environmental Protection Agency: genomics is the study of all the genes of a cell, or tissue, at the DNA (genotype), mrna (transcriptome), or protein (proteome) levels."

con lo studio di un singolo gene (biologia molecolare e/o genetica ) For the United States

Genomica Funzionale Campo della biologia molecolare che utilizza i dati dai progetti di sequenziamento per descrivere i geni, le loro funzioni e interazioni è focalizzata su

6 Genomica Funzionale Campo della biologia molecolare che utilizza i dati dai progetti di sequenziamento per descrivere i geni, le loro funzioni e interazioni è focalizzata su aspetti dinamici (trascrizione traduzione e interazione) piuttosto che sulla sequenza o struttura. Mutazioni, polimorfismi, trascrittomica, proteomica multiple, utilizza tecniche

aspetti dinamici (trascrizione traduzione e interazione) piuttosto che sulla sequenza o

Trascrittomica Settore della biologia molecolare che trattta gli mrnas prodotti da un dato individuo in particolari condizioni. Il trascrittoma è l insieme di molecole trascritte codificanti e non.

7 Trascrittomica Settore della biologia molecolare che trattta gli mrnas prodotti da un dato individuo in particolari condizioni. Il trascrittoma è l insieme di molecole trascritte codificanti e non. Mentre il genoma è statico il trascrittoma è dinamico Gli studi di trascrittomica sono anche detti di trascription profiling, sempre più spesso utilizzano microarray oppure tecniche di next generation sequencing (RNA-seq) Cellule staminali, carcino genesi

Mentre il genoma è statico il trascrittoma è dinamico Gli studi di trascrittomica sono anche detti di

8 Proteomica Studio delle proteine su larga scala, in termini di struttura e funzione, in analogia alla genomica Proteoma, intero complemento di proteine e loro modificazioni post traduzionali, varianti di splicing ecc

genomica Proteoma, intero complemento di proteine e

9 Metabolomica Metabolomica lo studio sistematico del fingerprint chimico (profilo metabolico) che un dato processo metabolico si lascia dietro Il metaboloma rappresenta l insieme di tutti i metaboliti considerati come i prodotti finali dell espressione genica.

lascia dietro Il metaboloma rappresenta l insieme di tutti i

Sytems Biology Systems biology il settore della biologia volto allo studio sistematico di interazioni complesse in sistemi biologi Uno degli obiettivi è la

10 Sytems Biology Systems biology il settore della biologia volto allo studio sistematico di interazioni complesse in sistemi biologi Uno degli obiettivi è la scoperta di proprietà che possono emergere dallo studio dell intero sistema biologico La systems biology tenta di integrare trascrittomica, proteomica e metabolomica

scoperta di proprietà che possono emergere dallo studio dell intero sistema

11 NGS next generation sequencing Microarray 2D gel MS

12 Sequenziamento di Sanger Di-deossi Terminatori (marcati: Dye Terminator) Gel Elettroforetico Elettroforesi capillare

13 Next Generation Sequencing Frammentazione binding Sequenziamento in parallelo Assemblaggio

14 Microarray gene expression Collezione di sonde su supporto solido Ibridazione inversa Migliaia di sonde su un singolo supporto

15 2D gel Separazione per pi e mw Corsa elettroforetica Eluizione degli spot Caratterizzazione per MS

16 Spettrometria di Massa Ionizzazione del campione "matrix-assisted laser desorption ionization" (MALDI) Separazione massa/carica ioni gassosi che sono misurati in un analizzatore di massa di tipo "time-of-flight" (TOF).

Separazione massa/carica ioni gassosi che sono

18 genomica Nat Genet Nov 1. The genome of the cucumber, Cucumis sativus L.

recentemente Chiarimento di sex expression resistenza alle

19 The genom e of the cucum ber, Cucum is sativus L. 72X coverage Whole-genome duplication 5 chr fusi recentemente Chiarimento di sex expression resistenza alle malattie biosisntesi di cucurbitacina 686 cluster genici relativi al floema

20 genomica funzionale Nat Biotechnol Oct 25. The transcription unit architecture of the Escherichia coli genome.

The transcription unit architecture of the Escherichia coli genom e Identificate 4661 unità trascrizionali Miglioramento del 530% Studi di coespressione 3138 3010

21 The transcription unit architecture of the Escherichia coli genom e Identificate 4661 unità trascrizionali Miglioramento del 530% Studi di coespressione monocistroniche 1662 policistroniche 398 nested Unità trascrizionale : una regione (del DNA) con una o più ORFs che sono trascritte da un promotore in un singolo mrna

trascrittomica Nucleic Acids Res. 2009 Oct 20.

22 trascrittomica Nucleic Acids Res Oct 20. Expression profiling of Drosophila mitochondrial genes via deep mrna sequencing.

23 Expression profiling of Drosophila m itochondrial genes via deep m RN A sequencing Regolazione post trascrizionale di geni mitocondriali e livelli di espressione Trascritti con srtuttura non canonica Nuovi trascritti mitocondriali

24 trascrittomica Methods Mol Biol. 2010;576: Meta- analysis of cancer gene- profiling data.

25 Meta- analysis of cancer gene- profiling data Minimizzare i limiti dell analisi del trascrittoma con i microarray software

trascrittomica Int J Oncol. 2009 Dec;35(6):1321-30.

26 trascrittomica Int J Oncol Dec;35(6): Gene expression profiling of archival tongue squamous cell carcinomas provides sub-classification based on DNA repair genes.

27 Gene expression profiling of archival tongue squam ous cell carcinom as provides sub- classification based on DNA repair genes 65 geni differenzialmente espressi

proteomica Methods Mol Biol. 2010;576:197-211.

28 proteomica Methods Mol Biol. 2010;576: Application of proteomics in cancer gene profiling: two- dimensional difference in gel electrophoresis (2D- DIGE). Collezione di protocolli

proteomica Clin Cancer Res. 2009 Nov 1;15(21):6541-50. Epub 2009 Oct 27.

29 proteomica Clin Cancer Res Nov 1;15(21): Epub 2009 Oct 27. Genomic and expression profiling of glioblastoma stem cell-like spheroid cultures identifies novel tumor- relevant genes associated with survival.

Genom ic and expression profiling of glioblastoma stem cell- like spheroid cult ures identifies novel tumor- relevant genes associated w ith survival

30 Genom ic and expression profiling of glioblastoma stem cell- like spheroid cult ures identifies novel tumor- relevant genes associated w ith survival Integrazione di genomica, espressione genica ed espressione proteica Identificazione di 8 geni associati alla capacità invasiva e alla progressione della malattia

metabolomica PLoS Genet. 2008 Nov;4(11):e1000282.

31 metabolomica PLoS Genet Nov;4(11):e Genetics Meets Metabolomics: A Genome-Wide Association Study of Metabolite Profiles in Human Serum

32 Genetics Meets Metabolom ics: A Genom e- W ide Association Study of Metabolite Profiles in Hum an Serum 5 polimorfismi (SNPs) con effetto nell omeostasi metabolica: PLEK (sfingomielina C14:0) PARK2 (Lysina) ANKRD30A (sfingomielina C18:2) FADS1 (fosfatidilcolina C36:4) LIPC (fosfatidiletanolammina C38:6) Quattro corrispondenti profili metabolici

Systems Biology Philos Transact A Math Phys Eng Sci. 2009 Dec 13;367:4923-40.

33 Systems Biology Philos Transact A Math Phys Eng Sci Dec 13;367: A multiformalism and multiresolution modelling environment: application to the cardiovascular system and its regulation.

34 A m ultiform alism and m ultiresolution m odelling environm ent: application to the cardiovascular system and its regulation Chiaro no? ;- )

35 conclusioni Il punto di vista si è spostato indietro La tecnologia viaggia verso l HT I problemi si generalizzano integrazione Al biologo sono richieste competenze (bio)statistiche e informatiche Ma solide conoscenze biologiche

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