Deteccion de secuencias reguladoras en el Genoma

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Detección de Secuencias
Reguladoras en el Genoma
Karinna Rubio Peña
Elementos Reguladores
Elementos de accion cis:
•Promotores
•Regiones proximales al
promotor
•Enhancer, silencer
Elementos de acción trans:
•Factores de transcripción
(Proteínas de Unión a ADN)
Wasserman & Sandelin, 2004
Si hablamos de secuencias reguladoras en genoma estamos hablando de
elementos de acción - cis.
¿Porqué es importante conocer los
elementos reguladores?
• La regulación de la expresión génica esta
implicada en:
– Procesos del desarrollo
– Diferenciación celular
– Especificidad de los tejidos
– Producción de hormonas y enzimas
– Respuesta celular a estrés (enfermedades o
condiciones físicas adversas)
Ahituv et al, 2004. Modified for: Loots, 2008
Detección de elementos de acción – cis en
el pasado
Métodos
Experimentales
• Deleción de
regiones cercanas al
gen de interés
• Estudios de
Hipersensibilidad a
DNAsa
• Reconocimiento de
regiones que
conunión de
proteínas
Tiempo
Dinero
Muy limitado
La identificación de nuevos elementos de acción – cis
se esta dando gracias a que ahora contamos con
secuencias de genomas completos.
Para tener en cuenta…
• Sitios de Unión a Factores de Transcripción
(TFBS) cortos (4-6bp)
• Elementos cis se encuentran entre 10010000bp del sitio de inicio de transcripción.
• No suelen actuar solos.
• La verificación de las predicciones son
complicadas.
Métodos de predicción de secuencias
reguladoras en el genoma
• Comparación de secuencias inter-especies.
• Localización de motifs (Perfiles de
Expresión).
• Métodos completamente computacionales.
Comparacion de secuencias
inter-especies
Cualquier región conservada identificada de
esta manera podría ser un elemento regulación
de acción - cis.
Pero que especies debo comparar?
Comparación se secuencias inter especies
Genómica comparativa de múltiples especies
Entonces las especies que
se comparen deben estar
lo suficientemente
relacionadas para
compartir genes con
patrones de expresión
similares PERO lo
suficiente distantes como
para que la región del
genoma no codante tenga
cierta divergencia.
Pennacchio & Rubin, 2001
Comparación de secuencias inter-especies
’Phylogenetic Shadowing’
Wang et al., 2007
¿Qué especies debo
comparar?
“No importa que especies compraremos, de
una forma u otra alguna fracción de
elementos reguladores va a ser pasada por
alto.”
Pennacchio & Rubien. 2001
Perfiles de Expresión – Módulos de
Regulación Cis (CRM)
Buscar regiones
flanqueantes
conservadas entre
genes co-expresados
nos permitiría
identificar las
regiones
reguladoras.
Genes co-expresados bajo un mismo estímulo tienden a estar
CO-REGULADOS y por lo tanto deberían compartir los mismos
elementos de acción – cis.
Método computacional
• Algoritmos que buscan reconocer secuencias
en el genoma cuya presencia indique la
detección de una putativa región reguladora.
– Ej: Islas de CpG, cajaTATA.
•Comparación de secuencias
•Perfiles de Expresión
Predicción •Métodos computacionales
Validación por
Métodos
Experimentales
•DNAse I Assay
•Eliminación de secuencia
de interés
Bibliografía
• Riethoven JJ., 2010. Regulatory regions in DNA: promoters, enhancers,
silencers, and insulators. Methods Mol Biol. 74:33-42.
• Griffiths AJF, Miller JH, Suzuki DT, et al., 2000. An Introduction to Genetic
Analysis. 7th edition. New York: W. H. Freeman.
• Loots GG. Genomic Identification of Regulatory Elements by Evolutionary
Sequence Comparison and Functional Analysis.
• Wang et al., 2007. Detection of weakly conserved ancestral mammalian
regulatory sequences by primate comparisons. Genome Biology. 8:R1
• Pennacchio & Rubin. 2001. Genomic strategies to identify mammalian
regulatory sequences. Net. Rev. Genetics. Vol 1
• Wasserman & Sandelin. 2004. Applied bioinformatics for the identification
of regulatory elements. Nat. Rev. genetics vol5
• Mishra M. Regulation of Gene Expression: Methods for Finding
• Regulatory Regions in DNA Sequences

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