Количество однонуклеотидных полиморфизмов,...
TRANSCRIPT
1
Количество однонуклеотидных полиморфизмов,определенных с помощью микроматрицы,
которые подтверждаются сиквенсом
2
GAII Server GAII IPARWindows2,5 TBytes
rsync/samba
Восстановлениепоследовательностиодного цикла
Временное хранилище100 Tbytes
Вторичный анализСравнение многих геномов
исследователь
Хранение на лентах
Здание 140
Здание 101
Схема организации потока генетических данных в Курчатовском Институте
Оптический канал, 1 Gb Ethernet
Отдельные приложения секвенирования: секвенирование микробиомы, транскриптомы, иммуномы.
Ancient microbiomes
Coelodonta antiquitatis Mammuthus primigenius
Microbiome – prokaryotes Analysis of more then 10.000 independent 16S rRNA sequences for each sample
Mammoth gut
Mammoth lungs
Rhinoceros gut
Ср
едн
яя
вст
реч
аем
ос
ть о
бщ
их
ос
т атк
ов
в 5
0 п
.н.
Позиция в гене 16 рРНКS
MID1 - 16S кишечник мамонта;27FMID1 ACGAGTGCGTAGAGTTTGATCMTGGCTCAG519MID1 ACGAGTGCGTGWATTACCGCGGCKGCTG
MID2 16S легкое мамонта;27MID2 ACGCTCGACAAGAGTTTGATCMTGGCTCAG519MID2 ACGCTCGACAGWATTACCGCGGCKGCTG
MID3 16S кишечника носорога;27MID3 AGACGCACTCAGAGTTTGATCMTGGCTCAG519MID3 AGACGCACTCGWATTACCGCGGCKGCTG
MID5 18S кишечник носорога18SF1MID5 ATCAGACACGGCAAGTCTGGTGCCAGCAGCC18SR1MID5 ATCAGACACGCTTCCGTCAATTCCTTTAAG
16S кишечник мамонта – 9409 последовательностей
16S легкое мамонта – 15786 последовательностей
16S кишечника носорога – 20132 последовательностей
18S кишечник носорога – 9218 последовательностей
Результаты
Основные информационные технологии сборки геномов.
Церковь Torre Girona в Барселоне
Что делать, когда геном собран? Аннотация геномов.
rRNA genes: 16S-23S, 2 x 5StRNA genes: 46Protein coding genes: 2061Mobile elements: 2 transposons + CRISPR locus
General features of the genome
Mardanov A.V., Ravin N.V., Svetlitchnyi V.A., Beletsky A.V., Miroshnichenko M.L., Bonch-Osmolovskaya E.A., Skryabin K.G. (2009) Appl. Environ. Microbiol., 75, 4580-4588.
Growth of T. sibiricus on different substratesSubstrate Growth
Control without substrates and with 60 mg yeast extract per liter basal level
Peptone +
Starch -
Maltose +
Dextran +
Amorphous cellulose +
Carboxymethyl cellulose +
Microcrystalline cellulose -
Cellobiose +
Agarose +
Xylan -
Pectin -
Hexadecane +
Acetone +
Olive oil +
Glycerol +
Sodium linolenate -
Sodium palmitate -
CO -
Glucose
Glucose-6-phosphate
ADP
AMP
Fructose-1,6-bisphosphate
ADPAMP
Glyceraldehyde-3-phosphate
Fd(ox)
Fd(red)
Pyruvate
ADP
ATP
Fd(ox)+CoASH
Fd(red)
ADP
ATP+CoASH
FBA
Dihydroxyacetonephosphate
Laminarin
CoASH
Formate + Acetyl-CoAAcceptor(ox)
Acceptor(red)FDH
Aminoacids
2-Keto acids
2-Ketoglutarate
Glutamate
ADP
ATP + CoASH
Amino-transferases
NADPH
NADP
Glutamate dehydrogenase
Fd(ox) + CoASH
Fd(red)
ACS I+II
ProteinsProteases
Di-/oligopeptidesDi-/oligopeptideABC-transporters
Di-/oligopeptides
Peptidases
SCS
Fd(ox)
Fd(red)
AOR
MaltoseMaltooligo-saccharides
Maltose
Mal-I ABC-transporter
Maltooligo-saccharides
Mal-II ABC-transporter
-Glucosidases-Amylase
Glycogendebranchingenzyme4--Glucanotransferase
Cellulose
Endo--1,4-glucanases
Agarose
CellobioseAgarose-oligomers
Laminari-oligomers
Cel lo-oligomers
-Agarase Laminarinase Endo--1,4-glucanases
Cellobiose/-glucosideABC-transporter
-Glucosideoligomers
-Glucanglucohydrolase-Glucosidase
Cellobiosephosphorylase-Galactosidase
GLK
Fructose-6-phosphate
PGI
PFK
TIM
3-Phosphoglycerate
GAPORGAPN
2-Phosphoglycerate
PGM
Phosphoenolpyruvate
Enolase
PYK
PORVOR
IOR KGOR
Pyruvate
Pyruvate: formatelyase
POR
ACS I+II
MBH1
FDHCO22H+
H2H+
H+
MBH2
2H+H+
H2
H+
Fd(ox)
Fd(red)
Formate:hydrogenlyasecomplex
MBX
NADPH+NADPH
H+
Fd(red)
Fd(ox)
WithoutS0 Without S0 WithS0
H+
Na+
NSRS0
H2S
Fd(red)
Fd(ox)
NADP+
NADPH
Fd(red)
Fd(ox)
NADP+
NADPH
H2
2H+
NADP+
NADPH Biosynthesis
H2
2H+
NADP+
NADPH BiosynthesisBiosynthesis
BiosynthesisBiosynthesis
SolubleNiFehydrogenases I+II
Ferredoxin:NADP+oxidoreductase
Na+
ADP ATPA1A0ATP synthase
n-Alkanes ?ADP
ATP
Triglycerides
Lipases
Fattyacids Glyceroluptakefacilator
Glycerol-phosphate
Glycerolkinase
CO2 Acetate
Acids
AB
C
D
E
Glycerol
F
Acetyl-CoA+ CO2
Acyl-CoAs + CO2
Aldehydes + CO2
AMP
Reconstruction of metabolic pathways of T.sibiricus based on genome and physiological data
Современные международные консорциумы и мегапроекты по геномике.• 1000 genomes http://www.1000genomes.org/• International Cancer Genome Consortium http://www.icgc.org/• Tumor Cancer Genome Atlas (Америка)• The International Human Microbiome Consortium http
://www.human-microbiome.org/
Consortium
Что такое микроматрицы ДНК?
Микроматрицы ДНК, как компромиссное дешевое решение многопараметрического анализа ДНК.
Приложение микроматриц ДНК: экспрессионное профилирование, определение однонуклеотидных полиморфизмов, «пошаговые» (tiling) микроматрицы.
Синдром Ретта
Будущее: сиквенс экзонов генов, отвечающих за моногенные заболевания.
Донор яйцеклеток
Предимпланиационная генетическая диагностика
Скрининг всех хромосом на анеуплоидии за 12 часов
Можно попробовать подсадку?
ДА
НЕТ
НЕТ
Какая ниша уготована микроматрицам ДНК в будущем. Примеры дешевых диагностических решений с помощью микроматриц ДНК.
What are genetic changes that cause or predispose a person to disease?
1 million SNP
3 billion nucleotides
Microarrays
sequencing
today
Tomorrow, almost today
Ethnics:• Homemade (894 samples
from 28 populations);• HapMap ph. III rel. 3 (1397/11);• HGDP (1043/51);
Clinical:• Lung cancer, controls (2441/6)-
east europeans;• Kidney cancer, controls (331/1)-
“mean” russians
Sample collection
1. Call rate > 95%;2. Het X chr:
• Male <1%;• Female> 20%;
3. No family cases (parents/kids)4. Genetic distance between each pair of samples- not
closer than cousins.Totally:5565 samples:
3536 males, 2029 females; 2737 clinical (controls).~200 000 SNP have call rates> 99.5%.
QC
PCA on all samples
Middle East
Africa
Far East
Central Asia
Europe
Siberia/America
Oceania
Russian analog of “23andMe” service
Домашнее задание:Зайти на сайт www.i-gene.ru и полазить по демо