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Etude de l'évolution et de la structure des génomes des vertébrés

Etude de l'évolution et de la structure des génomes des vertébrés. Plan . Introduction Évolution et structure des génomes Première étape: Comparaison des génomes Processus Automatisation (CASSIOPE) Un exemple: La région du CMH Hypothèse Résultats Une premier pas vers la reconstruction

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Etude de l'évolution et de la structure des génomes des vertébrés

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Presentation Transcript

  1. Etude de l'évolution et de la structure des génomes des vertébrés

  2. Plan Introduction Évolution et structure des génomes Première étape: Comparaison des génomes Processus Automatisation (CASSIOPE) Un exemple: La région du CMH Hypothèse Résultats Une premier pas vers la reconstruction Futur

  3. But: Etude de l'évolution et de la structure du génome des vertébrés • Reconstruire l’histoire des génomes • Mettre en évidence les différents événements chromosomiques (Polyploïdisation / Duplication « en bloc » - Remaniements chromosomiques: inversion, translocation, ...) • Reconstruire les génomes ancestraux et actuels non séquencés

  4. Comparaison de génomes Reconstruction => Première étape indispensable Comparer

  5. Comparaison de génomes Reconstruction => Première étape indispensable Comparer Rechercher les régions conservées • Conservation par descendance • Conservation par convergence Utiliser le plus grand nombre de génomes possible

  6. Recherche de régions conservées • 1 région de départ • Recherche des orthologues • Localisation de ces orthologues • « Clusterisation » • Test statistique pour la conservation • « Retour » sur la région conservée trouvée

  7. Recherche de régions conservées Grand nombre de données à manipuler => Automatisation: développement d'un outil informatique CASSIOPE (Clever Agent System Inheritance and Other Phenomena in Evolution)

  8. Data from Web databases C.A.S.S.I.O.P.E Clever Agent System for Synteny Inheritance and Other Phenomena in Evolution Ensembl by ENSJ API Sequences + Localization + QTL, ... NCBI by Entrez Utilities JADE multi-agents framework Phylogeny Tasks RMI OMIM diseases ACL/SL ACL/SL ACL/SL PhyloGenomics Ontology Questions in SL language Expert System Orthologs Detection ACL/SL ACL/SL Ontology Persistance JENA library API BEAN generator plugin Protégé GUI POSTGRESQL RDBMS OWL

  9. Agent Ensembl Recherche le contenu en génes

  10. FIGENIX Agent Ensembl Recherche le contenu en génes

  11. FIGENIX Agent Ensembl Recherche le contenu en génes Ensembl Localisation

  12. FIGENIX Agent Ensembl Recherche le contenu en génes Ensembl Localisation

  13. FIGENIX Agent Ensembl Recherche le contenu en génes Ensembl Localisation Même espèce Même chromosome Nbre gènes ≥ 3 < 300 000 pbs

  14. FIGENIX Agent Ensembl Recherche le contenu en gènes Ensembl Localisation Agent Ensembl Recherche le contenu en gènes Test statistique Même espèce Même chromosome Nbre gènes  3 < 300 000 pbs

  15. Région très conservée Si score  0.001 Région conservée Si 0.05  score  0.001 Si score  0.001 Région non conservée

  16. ########################################################################################################################## Value P: 2.499553651133726E-4 Value K: 1.0 Value N: 19 ################ synteny higthly conserved ################## Tree of life: cassiope1 score: 1.0653464368903798E-5 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Question %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% UID Cluster: a20892:10412f43264:-7fcb Species: Name: HOMO~SAPIENS TaxeId: 9606 Genes list: >lcl|ENSG00000126878 |9606|HOMO~SAPIENS|C9orf58| >lcl|ENSG00000197355 |9606|HOMO~SAPIENS|NP_997192.1 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% ortholog number: 3 UID Cluster: a20892:10412f43264:-5614 Species: Name: TETRAODON~NIGROVIRIDIS TaxeId: 99883 Location: Chromosome: 4 Genes list: 7 %%%%%Gene: a20892:10412f43264:-7916 Ortholog: TRUE Reference: Identifier: GSTENG00014392001 Source URI: http://ensembldb.ensembl.org Name: GSTENG00014392001 Location: Chromosome: 4 Band: Start: 3111322 End: 3142151 Strand: -1 Protein: Header: >lcl|GSTENG00014392001 |99883|TETRAODON~NIGROVIRIDIS|_ Data: ENPYLCSDECDASNPDLAHPPQLMQDRERNGLITYWQTVTWRRHPEPLLA Synteny Vista

  17. Utilisation de CASSIOPE sur une région spécifique

  18. 2 tours de polyploïdisation chez le génome des vertébrés

  19. Analyse d’une région : les régions de paralogie du CMH Existe-t-il pour une région donnée chez Amphioxius, 4 régions de paralogie chez les vertébrés évènement de duplication évènement de spéciation ? ? ? ? ? ? ? ?

  20. Matériel et Méthode Génomes séquencés des vertébrés: H. sapiens (homme), C. Familiaris (chien), G. Gallus (poulet) , T. Nigroviridis (poisson ballon) Région amphioxius choisie correspondant aux 4 régions de paralogie du CMH de H. sapiens CASSIOPE

  21. Région conservée 4 régions de paralogie existantes chez différents vertébrés Région conservée

  22. 4 régions de paralogie conservées chez les différents vertébrés Région chromosome 9 H. sapiensrégion chromosome 17 G. gallus : région du chromosome 9 C. familiaris Région chromosome 6 H. sapiensrégion chromosome 16 G. gallus région du chromosome 12 C. familiaris Région chromosome 1 H. sapiensrégion chromosome 8 G. gallus région du chromosome 6 C. familiaris Région chromosome 19 H. sapiensrégion chromosome 28 G. gallus : Région chromosome 20 C. familiaris

  23. évènement de duplication évènement de spéciation Duplication confirmée • Il existe pour une région donnée chez Amphioxius, 4 régions de paralogie chez les vertébrés

  24. Vers la reconstruction des génomes ancestraux

  25. Reconstruction des génomes ancestraux

  26. Reconstruction des génomes ancestraux

  27. Reconstruction des génomes ancestraux Utiliser CASSIOPE sur les génomes en entier Utiliser des nouveaux génomes informatifs Définitions des concepts biologiques pour la reconstruction Modélisation mathématique (collaboration avec E. Pardoux et S. Grusea) Maximum de vraisemblance Création d'algorithmes Automatisation => CASSIOPE

  28. Prédiction des génomes actuels Évaluer la qualité des algorithmes Ancêtre Ancêtre H. sapeins S. scrofa G. gallus T. nigroviridis Génome reconstruit Génome séquencé

  29. Laboratoire Evolution Biologique www.up.univ-mrs.fr/evol Virginie Lopez Rascol virginie@up.univ-mrs.fr Pierre Pontarotti Phillipe Gouret Etienne G.J. Danchin LATP Simona Grusea Etienne Pardoux

  30. Retombées directes au niveau bio médical Recherche des gènes impliqués dans des QTL ou maladies génétiques Mh1 Mp1 Reconstruction de la région chez l' espèce p par CASSIOPE Mp1 Mc1 Mh2 QTL? Mg1 Mp2 Mc2 Mp2 Espèces séquencées + informations fonctionnelles (GO) Espèce p non séquencée Mg2 Relations entre la fonction putative des gènes de la région et le phénotype Détermination des gènes candidats Tests expérimentaux

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