Detección de Secuencias Reguladoras en el Genoma

Karinna Rubio Peña

Elementos Reguladores

Si hablamos de secuencias reguladoras en genoma estamos hablando de elementos de acción - cis.

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

¿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

Experimental

es

•Deleción de regiones cercanas al gen de interés•Estudios de Hipersensibilidad a DNAsa •Reconocimiento de regiones que conunión de proteínas

TiempoDineroMuy 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 100-10000bp 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

Pero que especies debo comparar?

Cualquier región conservada identificada de esta manera podría ser un elemento regulación de acción - cis.

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.

Comparación se secuencias inter especies Genómica comparativa de múltiples especies

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)

Genes co-expresados bajo un mismo estímulo tienden a estar CO-REGULADOS y por lo tanto deberían compartir los mismos elementos de acción – cis.

Buscar regiones flanqueantes conservadas entre genes co-expresados nos permitiría identificar las regiones reguladoras.

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.

Falsos negativosFalsos positivos

Predicción•Comparación de secuencias•Perfiles de Expresión•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