Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Gene networks: how to put the function in genomics Paul Brazhnik, Alberto de la Fuente and Pedro Mendes Małgorzata Gozdecka Dominika Rudnicka SIECI GENOWE.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Gene networks: how to put the function in genomics Paul Brazhnik, Alberto de la Fuente and Pedro Mendes Małgorzata Gozdecka Dominika Rudnicka SIECI GENOWE."— Zapis prezentacji:

1 Gene networks: how to put the function in genomics Paul Brazhnik, Alberto de la Fuente and Pedro Mendes Małgorzata Gozdecka Dominika Rudnicka SIECI GENOWE

2 Do prawidłowego opisu funkcji komórkowych w systemach biochemicznych niezbędna jest wiedza obejmująca trzy poziomy: wiedza obejmująca trzy poziomy: - białka - białka - metabolity - metabolity - ekspresja genów (mRNA) - ekspresja genów (mRNA)

3 Model biochemiczny przedstawienie powiązań między cząstkami jako sieci zależności Model biochemiczny przedstawienie powiązań między cząstkami jako sieci zależności Sieci biologiczne: Sieci biologiczne: - metaboliczna - metaboliczna - białkowa (np. tworzenie kompleksów) - białkowa (np. tworzenie kompleksów) - genowa - genowa Sieć – uproszczenie całkowitego systemu komórkowego Sieć – uproszczenie całkowitego systemu komórkowego

4 GENY BIAŁKA KOMPLEKS 3-4 METABOLITY 12 TRENDS in Biotechnology Uproszczony model globalnej sieci biochemicznej

5 Często wprowadza się uproszczenie polegające na zawężeniu globalnej sieci biochemicznej do sieci genowej (wyłączenie z przedstawionych zależności działanie białek i metabolitów) Często wprowadza się uproszczenie polegające na zawężeniu globalnej sieci biochemicznej do sieci genowej (wyłączenie z przedstawionych zależności działanie białek i metabolitów) Sieć genowa

6 Dlaczego sieci genowe ? Sieci genowe – stosowane jako modele do badania ekspresji genów (konstruowane na podstawie danych eksperymentalnych) Sieci genowe – stosowane jako modele do badania ekspresji genów (konstruowane na podstawie danych eksperymentalnych) Zastosowania i zalety: Zastosowania i zalety: - dostarczają obraz stanu fizjologicznego organizmu na poziomie mRNA (duża skala) organizmu na poziomie mRNA (duża skala) - przedstawiają w zwięzły sposób interakcje pomiędzy genami, ale również dynamikę pomiędzy genami, ale również dynamikę badanych interakcji badanych interakcji - opis funkcji genów (genomika funkcjonalna) Do identyfikacji sieci genowych – dane pochodzące z analizy profilu ekspresji genów z całego genomu Do identyfikacji sieci genowych – dane pochodzące z analizy profilu ekspresji genów z całego genomu

7 Wiedza na temat sieci genów źródłem nowych idei pomocnych w leczeniu złożonych chorób. Wiedza na temat sieci genów źródłem nowych idei pomocnych w leczeniu złożonych chorób. Fenotyp większości chorób wynik łącznego działania grupy genów Fenotyp większości chorób wynik łącznego działania grupy genów Sieci genowe pomagają w określeniu jak powstaje dany zbiór cech i która grupa genów jest za to odpowiedzialna. Sieci genowe pomagają w określeniu jak powstaje dany zbiór cech i która grupa genów jest za to odpowiedzialna.

8 Zastosowanie sieci genowych w genomice porównawczej Genom człowieka – tylko 2 x większy od genomu C.elegans Genom człowieka – tylko 2 x większy od genomu C.elegans Hipotezy: Hipotezy: - liczba białek kodowanych przez ludzkie geny jest większa niż u innych organizmów -proporcja genów regulatorowych w genomie ludzkim niż w innych genomach - ludzką sieć genową może charakteryzować wyższy stopień komplikacji powiązań Dwie ostatnie hipotezy mogą być weryfikowane przez określenie i porównanie sieci genowych różnych organizmów Dwie ostatnie hipotezy mogą być weryfikowane przez określenie i porównanie sieci genowych różnych organizmów

9 Reprezentacja sieci genowych 1. Graficzna Graficzna 2. Macierz Jakościowa prezentacja macierzy opiera się na następującym przyporządkowaniu: 1 – interakcja + 1 – interakcja + -1 – interakcja – -1 – interakcja – 0 – brak interakcji 0 – brak interakcji Ilościowa prezentacja macierzy: elementy macierzy przyjmują elementy macierzy przyjmują określone wartości, określone wartości, odpowiadające sile i odpowiadające sile i rodzajowi (+/-) interakcji rodzajowi (+/-) interakcji

10 TRENDS in Biotechnology Gen 4Gen 3Gen 2 Gen 1 powrót

11 Wnioskowanie o sieciach genowych na podstawie danych eksperymentalnych Badania sieci genów zostały nakierowane na : Badania sieci genów zostały nakierowane na : zrozumienie dynamiki i kreowanie zasad regulacji genów zrozumienie dynamiki i kreowanie zasad regulacji genów odtworzenie istniejących sieci genów na podstawie pomiarów eksperymentalnych odtworzenie istniejących sieci genów na podstawie pomiarów eksperymentalnych

12 Ideker et al. skonstruowali sieć genową z 348 genów z S. cerevisiae w oparciu o informacje na temat 2709 interakcji białko-białko połączonych z 317 znanych interakcji białko-DNA dostępnych w bazach danych Ideker et al. skonstruowali sieć genową z 348 genów z S. cerevisiae w oparciu o informacje na temat 2709 interakcji białko-białko połączonych z 317 znanych interakcji białko-DNA dostępnych w bazach danych W podobny sposób zaproponowano sieć 10 genów zaangażowanych w proces morfogenezy Arabidopsis thaliana W podobny sposób zaproponowano sieć 10 genów zaangażowanych w proces morfogenezy Arabidopsis thaliana

13 Podejścia próbujące wyjaśnić istotę sieci genów na podstawie danych eksperymentalnych 1. winny przez powiązanie – geny z podobnym wzorem ekspresji są funkcjonalnie ze sobą powiązane ok. gdy mała ilość powiązań w sieci, nie sprawdza się przy skomplikowanej sieci powiązań (niejednoznaczne wyniki) ok. gdy mała ilość powiązań w sieci, nie sprawdza się przy skomplikowanej sieci powiązań (niejednoznaczne wyniki) 2. Model oparty na bardziej zaawansowanych analizach statystycznych - głównym celem nie jest szczegółowe zrekonstruowanie sieci ale wydobycie maksymalnej ilości informacji z określonej ilości pomiarów 3. Model uproszczony (geny ulegają ekspresji na określonym poziomie albo wcale)

14 4. Metoda z użyciem funkcji ciągłych (poziomy ekspresji mogą mieć jakąkolwiek wartość dodatnią)-umożliwia najdokładniejszą reprezentację sieci genów 5. Metoda wyłączania pojedynczych genów i pomiar odpowiedzi całej sieci wyłączania pojedynczych genów wyłączania pojedynczych genów 6. Metoda oparta na systematycznych zakłóceniach transkrypcji i pomiarach (pośrednich) wpływu tych zakłóceń na badaną sieć genów

15 Wyłączenie pojedynczego genu Zmiany zachodzące w sieci pod wpływem wyłączenia pojedynczego genu powrót

16 Wniosek Niezbędne jest przeprowadzenie wielu eksperymentów, by móc wnioskować z dużą dokładnością o sieci genów

17 Łączność sieci genów Istnieją dwie przeciwstawne teorie na temat tego, jak gęsto połączone są ze sobą sieci genów Jedna zakłada, że połączenia te są dość rzadkie Jedna zakłada, że połączenia te są dość rzadkie

18 Według drugiej teorii sieć połączeń jest bardzo gęsta, gdyż: Według drugiej teorii sieć połączeń jest bardzo gęsta, gdyż: Geny są powiązane siecią metaboliczną; jeśli konkretny metabolit wpływa na poziom transkrypcji pewnego genu, wówczas inne geny kodujące enzymy, które mają pewien wpływ na ten metabolit będą również oddziaływać na ten gen Geny są powiązane siecią metaboliczną; jeśli konkretny metabolit wpływa na poziom transkrypcji pewnego genu, wówczas inne geny kodujące enzymy, które mają pewien wpływ na ten metabolit będą również oddziaływać na ten gen Transkrypcja wszystkich genów zależy od energii metabolicznej, co wskazuje, że wszystkie geny są do pewnego stopnia pod wpływem genów kodujących enzymy należące do szlaku metabolizmu energetycznego Transkrypcja wszystkich genów zależy od energii metabolicznej, co wskazuje, że wszystkie geny są do pewnego stopnia pod wpływem genów kodujących enzymy należące do szlaku metabolizmu energetycznego Jeśli polimeraza RNA występuje w małym stężeniu interakcja między jakimikolwiek dwoma genami może być oparta na współzawodnictwie pomiędzy ich miejscami wiążącymi polimerazę. Wówczas wzrost ekspresji jednego genu może się wiązać ze spadkiem ekspresji innych Jeśli polimeraza RNA występuje w małym stężeniu interakcja między jakimikolwiek dwoma genami może być oparta na współzawodnictwie pomiędzy ich miejscami wiążącymi polimerazę. Wówczas wzrost ekspresji jednego genu może się wiązać ze spadkiem ekspresji innych

19 PODSUMOWANIE Sieci genowe to zbiór zależności regulacyjnych gen-gen w genomie Sieci genowe to zbiór zależności regulacyjnych gen-gen w genomie W przeciwieństwie do sieci metabolicznych nie jest tu najważniejszy mechanizm, lecz sama obecność i znaczenie interakcji pomiędzy dwoma genami W przeciwieństwie do sieci metabolicznych nie jest tu najważniejszy mechanizm, lecz sama obecność i znaczenie interakcji pomiędzy dwoma genami Sieci genowe są modelami fenomenologicznymi mówiącymi o tym, jak zmiana aktywności jednych genów wpływa na aktywność innych genów Sieci genowe są modelami fenomenologicznymi mówiącymi o tym, jak zmiana aktywności jednych genów wpływa na aktywność innych genów Sieci te są użyteczne w ocenie wpływu zewnętrznych zakłóceń na profil ekspresji genów Sieci te są użyteczne w ocenie wpływu zewnętrznych zakłóceń na profil ekspresji genów


Pobierz ppt "Gene networks: how to put the function in genomics Paul Brazhnik, Alberto de la Fuente and Pedro Mendes Małgorzata Gozdecka Dominika Rudnicka SIECI GENOWE."

Podobne prezentacje


Reklamy Google