Synténie bactérienne : aide pour l’annotation de Cenibacterium arsenoxydans

1. Synténie bactérienne : aide pour l’annotation deCenibacterium arsenoxydans Laurent Labarre AGC - UMR 8030 - Génoscope labarre@genoscope.cns.fr

2. Plan • Génomique comparative avec les mains • Détection de groupes de synténie • Détection de régions spécifiques • Les synténies dans MaGe

3. Régions conservées Comparaison de génomes éloignés Bacillus subtilis Escherichia coli k12

4. Région spécifique Comparaison de génomes proches Escherichia coli O157 H7 Escherichia coli k12

5. Génomique comparative : remarques • Aspect multi-génome • Comparaison toujours par rapport à … • Présence / absence de gènes • orthologie/paralogie/gènes spécifiques ? • correspondance fonctionnelle ? • Conservation de l’organisation des gènes • groupes de synténie, groupes de gènes spécifiques ? • couplage fonctionnel ?

6. Applications Familles de gènes "Universels" Similitude Attribution Fonctionnelle Contextuelle Opérons ? Régulation Transcriptionelle Voies Métaboliques La synténie : pourquoi ?

7. Synténie bactérienne : modélisation "co-localisation" Génome A "correspondance" Génome B "co-localisation" Nous utilisons le formalisme des graphes pour modéliser les groupes de synténie. Les gènes sont les nœuds du graphe et sont connectés par deux types d’arêtes : Relation de "correspondance" (inter génomes) principalement résultats de comparaisons de séquences (avec contraintes restrictives sur la similitude) mais aussi classifications fonctionnelles ou conservation de domaines protéiques Relation de "co-localisation" (intra génome) paramètre de gap qui autorise tous types de réarrangements => L’algorithme développé recherche les groupes de gènes (‘syntons’) qui vérifient ces deux relations.

8. Synténie bactérienne : modélisation Génome A Synton #1 Synton #2 gap <= 2 Génome B Réarrangement Inversion Insertion Duplication Fusion => Correspondances multiples, réarrangements et insertions autorisés

9. Synténie bactérienne : un exemple Cet exemple montre quels types de groupes de synténie peuvent être détectés. Le système de sécrétion de type III : On détecte aussi ce groupe de gènes chez Y. pseudotuberculosis, S. typhi, S. typhimurium et E. coli O157. Ce groupe n’a pas d’équivalent chez E coli

10. "co-localisation" Génome A "absence de correspondance" Génome B Régions spécifiques : modélisation Comme pour les synténies, nous utilisons les graphes pour modéliser les régions spécifiques avec deux types d’arêtes : Relation d’ "absence de correspondance" (inter génomes) représentée explicitement Relation de "co-localisation" (intra génome) paramètre de gap qui autorise les insertions => Détecter les régions spécifiques revient à rechercher les gènes qui vérifient ces deux relations (trivial)

11. gap <= 2 Région spécifique Génome A Insertion Génome B Régions spécifiques : modélisation => Insertions autorisés

12. Régions spécifiques : remarque "Orthologue putatif" Critère de correspondance inter-génomes ?! "Absence de correspondant" => Statuer sur l’absence de correspondance n’est pas simple !

13. Algorithme (1/2) ?

14. Algorithme (2/2) 1 4 1 4 1 1 c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 4 1 ccA1/ccB1 ccA2/ccB2 ccA1 ccA2 c4 c4 c4 c4 ccA2/ccB3 c1 c1 c1 c1 c2 c2 c2 c2 c3 c3 c3 c3 c5 c5 c5 c5 c6 c6 c6 c6 c7 c7 c7 c7 c8 c8 c8 c8 gap <= 1 2 2 ccB1 ccB2 ccB3 2 2 2 2 => Raffinement de partition de l’ensemble des couples de gènes correspondant suivant leur co-localisation sur les deux génomes

15. Les synténies dans Mage • Représentation cartographique • Détails de syntons • Recoupement de synténies

20. Le Syntonizer • Un outil dédié au calcul et à l’exploration des synténies bactériennes • Calcul dynamique • Différents types de correspondances (Blast, COG, EC, Pfam)