Varijacije u broju ponovaka u genomu čoveka

1. Varijacije u brojuponovaka u genomučoveka

2. 2001 - GENOMSKA ERA

3. Genom čoveka 3.164,7 miliona nukleotida 3 miliona SNP-ova - 2001 38 miliona SPN-ova - 2012 1-2 % kodira proteine 100.000 - 30.000 gena 1991-2001 Oko 20.000 protein kodirajućih gena – 2012. 1000 gena za RNK – 2001 8,801 malih RNK i 9,640 lncRNK – 2012 1.947 pseudogena – 2001 11,224 pseudogena – 2012

4. The Encyclopedia of DNA Elements (ENCODE) • Cilj projekta – registrovati sve funkcionalne elemente genoma čoveka: • Segmenti genoma koji kodiraju za definisani produkt (RNK i/ili protein) • Elementi genoma koji pokazuju “reproducible biochemical signature" (sekvence za vezivanje proteina ili sekvence odgovorne za specifične strukture hromatina)

5. The Encyclopedia of DNA Elements (ENCODE) • 399,124 regiona koji po svojim karakteristikama odgovaraju pojačivačima i 70,292 regiona koji po svojim karakterisitkama odgovaraju promotorima • Najnovije procene pokazuju da se dve trećine genoma čoveka prepisuje

6. Projekat “Genom čoveka “(Human Genome Project) Preliminarna procena - Homo sapiens  99.9% identični

7. Projekat “Genom čoveka” – Genomika – Komparativna genomika Koje su razlike između individua ? Koje su razlike između vrsta ?

8. Razlike u genomima ljudi • Prvi eksperimentalni dokazi o postojanju značajnih razlika u genomima zdravih individuai to zahvaljujući razvoju novih tehnika • Iafrate et al, 2004 BAC – based array i array-based comparative genomic hybridization • Sebat et al., 2004 ROMA tehika

9. Razlike u genomima ljudi • Tuzun i saradnici 2005. godine • Upoređivanjem sekvenci dva genoma (konzorcijuma HGP i anonimnog muškarca) identifikovali 241 razliku i 56 inverzija • Conrad i saradnici 2006. godine • 586 delecionih varijanti veličine od 300 bp – 1.2Mb • 92 gena kompletno diletirana dok su 109 gena “sekvencno” diletirana • Hinds i saradnici 2006. godine • 215 potencijalnih delecionih varijanti veličine od 70bp do 10kb kod 24 nesrodnih individua

10. Novo pitanje – genom čoveka ili genomi ljudi

11. Ethical, legaland social issues (ELSI) ETIČKA, PRAVNA I SOCIJALNA PITANJA

12. Varijacije u broju ponovaka(eng. Copy number variations, CNVs) • Delecije, inverzije, duplikacije i kompleksne multi-site varijacije kolektivno se nazivaju COPY NUMBER VARIATIONS – CNVs • Termin CNV objedinjuje i pojmove: • LSV–large–scale CNV (Iafrate et al.,2004) • CNP – copy number polymorphism (Sebat et al, 2004) • ISV – intermediate – sized variants (Tuzun et al., 2005)

13. Varijacije u broju ponovaka(eng. Copy number variations, CNVs) • CNV je segment DNK veličine od 1kb ili veći koji se u jednom genomu pojavljuje u različitom broju kopija u odnosu na referentni genom. • CNV mogu biti duplikacije, delecije, inverzije i kompleksne CNV.

14. Varijacije u broju ponovaka(eng. Copy number variations, CNVs) Redon R i sard., 2006. 1,447 CNVs koje zauzimaju veličinu od 360 Mb (12% genoma) i sadrže hiljade gena (3000), lokuse povezane sa bolestima čoveka, funkcionalne elemente i segmetne duplikacije Definisani CNVR- regioni, CNVs i krajevi CNV

15. Metodologija istraživanja • Komparativna genomska hibridizacija • aCGH • Genski čipovi za istraživanje SNP-ova • Nove tehnike sekvenciranja

16. Provera rezultata • FISH • qPCR • MLPA • Sekvenciranje

17. 2012. godina Samo 37 CNVRs (5%) prisutan u sve tri izolovane populacije sa frekvencom >1%

18. CNV u drugim vrstama Primati, pas, laboratorijski miševi,.... 331 CNVs kod 20 šimpanza od toga 74 CNVs detektovane u istim regionima kao i kod čoveka U prilog hipotezi o dupliciranju gena kao mehanizmu povećanja genoma tokom evolucije

19. Molekularni mehanizmi nastanka CNV • Nealelska homologa rekombinacija • Nehomologo spajanje krajeva • Problemi tokom replikacije • Aktivnost L1 retrotranspozona

20. CNVs • Tkivno specifični fenomen • Fenomen povezan sa određenim stadijumima embrionalnog razvoja • Promene na nivou transkripcije

21. CNVs • Detoksikacija • Imuni odgovor • Inflamacija • Prezentacija površinskih Ag

22. CNV i bolesti ljudi

23. CNV i bolesti ljudi • Millar i sar.,2005 • CNC u prvih 6 egzona DISC1 gena kod shizofrenije • Orru S i sar., 2005 • CNV u PSORS1 –psorijaza suspektan lokus 6p21.3 • De Vries i sar, 2006 • Prvi dokazi o povezanosti duplikacija i mentalne retardacije • Aitman i sar., 2006 • CNV u genu Fcgr 3 (transmembranski receptor makrofaga) kod pacova povezana sa simptomima koji odgovaraju kliničkim simptomima glomerulonefritisa kod ljudi

24. CNV i bolesti ljudi

25. CNV i bolesti ljudi • Herbert A., 2008. • Gojaznost • Steyaert J.G. & De la Marche W., 2008. • Autizam • Ridderstråle M. & Groop L., 2009. • Šećerne bolesti tipa 2 • Edelmann L. & Hirschhorn K., 2009. • Razvoj kliničkog testa za analizu CNVs kod mentalnih retardacija i multipnih kongenitalnih anomalija

26. CNV i bolesti ljudi • Soemedi R i saradnici, 2012. • CNV u regionima 1q21.1 i 15q11.2 povezane sa rizikom za sporadična kongenitalna oboljenja srca • Sanna-Cherchi S i saradnici, 2012. • 16.6% bolesnika sa kongenitalnim malformacijama bubrega imaju bolesti koje se sa molekularno genetičkog aspekta definišu kao copy-number disorder

27. CNV i bolesti ljudi • Protektivna uloga tokom infekcije HIV-om ili malarije • Milanese M. i sarad., 2009 • Ispitivanje infekcije HIV • Upoređivanje CNVs u 13 gena kod HIV+ i HIV- dece u populaciji Brazila • Gen DEFB104 • Pozitivna korelacija između broja kopija ovog gena i rezistentnosti na infekciju HIV

28. CNV i bolesti ljudi • Personalna medicina • Farmakogenomika • Uloga CNV u individualnim odgovorima na primenjenu terapiju u lečenju brojnih bolesti čoveka

29. Budućnost • Copy Number Variation Project • Integracija sa novim istraživanjima SNP – SNP data • Genetičke varijacije individua • Funkcionalni eseji (transkripcija i translacija) • Ključno pitanje – značaj CNV u evoluciji genoma