FUNCTIONAL GENOMICS. FORMÅL Forstå hvorledes celler fungerer på et molekylært niveau og responderer på fysiologiske ændringer.

Præsentationer af emnet: "FUNCTIONAL GENOMICS. FORMÅL Forstå hvorledes celler fungerer på et molekylært niveau og responderer på fysiologiske ændringer."— Præsentationens transcript:

1 FUNCTIONAL GENOMICS

2 FORMÅL Forstå hvorledes celler fungerer på et molekylært niveau og responderer på fysiologiske ændringer

3 GENOMET: Nukleotidsekvensen af alt cellulært DNA/RNA TRANSKRIPTOMET: Et billede af hvilke mRNA der findes i cellen og deres mængde. Kemisk analyse/ikke funktionel PROTEOMET: Et billede af hvilke proteiner der findes i cellen, deres mængde og kemiske sammensætning (posttranslationelle modifikationer). Kemisk analyse/ikke funktionel METABOLOMET: En beskrivelse af koncentrationerne af de enkelte metabolitter i cellen. Funktionel analyse/aktivitetsanalyse

4 DET CENTRALE DOGME DNA  RNA  PROTEIN mRNA mængden kan være reguleret (promotor aktivitet /nedbrydning mRNA kan være aktivt/inaktivt m.h.t. translation protein kan være aktivt/inaktivt afhængig af andre proteiners aktivitet (f.x. fosforylering/defosforylering) protein kan indgå i store multiproteinkomplekser, hvor den samlede aktivitet er afhængig af enkelte nøgle komponenter aktiviteten af enkelte proteiner der virker i en ”pathway” kan være ligegyldig hvis et kontroltrin ikke fungerer.

5 GENOMET Genomsekventering Fremstilling af genombiblioteker i typisk BAC vektorer Automatisk sekventering, samling af contigs Bioinformatisk analyse Estimerimg af åbne læserammer, intron/exon grænser, promotorer, Kozak sekvenser.

6 GENOMSEKVENTERING I dag > 800 sekventerede genomer (mange er små virus)

7 TRANSKRIPTOMET 2 indgansvinkler: 1)”kendskab” til sekvensen af alle mRNA molekyler fra (in silicio metoder, bioinformatik) 2)Ingen kendskab til sekvensen af alle mRNA molekyler (sekvens uafhængig) De traditionelle metoder: Northern blot, RNase protection, differential display, subtractiv kloning DNA microarray chips (1995) SAGE analyse (serial analysis of geneexpression) (1995)

8 DNA microarray Oligonukletid microarray Spotted microarray

9 Oligonukleotid microarray Indeholder i hundrede tusindvis af sorterede, enkeltstrengede, syntetiske oligonukleotider som er >25 nukleotider lange. Oligoerne syntetiseres enten direkte på glaspladen eller spottes på efter syntesen Hvert forudsagt gen er representeret med adskillige oligoer (<15), som kan hybridisere til et enkelt mRNA molekyle. For at måle ”speificiteten” i hybridiseringen er der både et perfekt ”match” oligonukleotid og et ”mis-match” oligonukleotid, der indeholder et mis-match midt i de enkelte oligonukleotider

10 FREMSTILLING AF OLIGOER DIREKTE PÅ GLASPLADEN > 500.000 probe punkter per 1,28 cm 2

11 Hybridisering med cDNA mærket med to forskellige flouroforer Hvis mRNA’et kun findes i den ene type væv blive farven rød/grøn. Hvis i begge væv bliver farven gul.

12 OVERSIGT OVER ARBEJDSGANGEN I AFFYMETRIX CHIP FORSØG

13 Serial analysis of gene expression (SAGE) Kræver intet ”fancy” apparatur, kun adgang til sekventeringsfaciliteter kræver ikke kendskab til ”alle” mRNA molekylers sekvens. Vil således også identificere nye transkripter der ikke er forudsagt ved bioinformatisk analyse.

14 Serial analysis of gene expression (SAGE) generering af cDNA spaltning med ankor enzym (NlaIII) ligere til to linkere skære med tagging enzym (FokI som skærer 20 bp nedenstrøms for genkendelsessekvensen) PCR, kloning og sekventering

15 Værktøjer til proteom analyse Separation af proteiner: 2 dimensionel elektroforese, separation efter ladning i første dimension og størrelse i 2. dimension kromatografisk separation (hydrofob interaktion og ionbytning)

16 2D elektroforese koblet til massespektrometri

17 Mærkning af en lille del af proteinerne med fluorescerende stoffer tillader separation i den samme gel Derved undgås gel til gel variation 2D-DIGE (two dimensional fluorescence difference gel electrophoresis)

18 Identifikation af proteinkomplekser Det protein der søges partnere til fremstilles in vivo med et ”tag” som letter oprensning Proteinekstrakt loades på en søjle og alt protein der associerer med det taggede protein renses op. Efter 2D elektrofores af proteinerne identificeres de ved massespektrometri.

19 Værktøjer til metabolom analyse Kromatografiske teknikker koblet til massespektrometri og eller NMR

20 STØRRELSEN PÅ AFFYMETRIX CHIPS

21

22 Princippet i MALDI-TOF massespektrometri matrix-assisted-laser-desorption-ionization time of flight