Metodi post-genomici in biochimica cellulare. Metodi post-genomici. Metodi post-genomici. Quantitative analysis of systems biology by taking advantage of available genomic information at the level of SNPs analysis associated to disease or drug response mRNA (transcriptomics)
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Metodi post-genomici in biochimica cellulare
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Metodi post-genomici • Quantitative analysis of systems biology by taking advantage of available genomic information at the level of • SNPs analysis associated to disease or drug response • mRNA (transcriptomics) • Protein (proteomics) • Post-translational modifications (aka “modificomics”) • Surface exposure (surfomics) • Protein-protein interactions (interactomics) • Small metabolites (metabolomics) and their relations (metabonomics) Manyother fantasy exercises (glycomics, lipidomics, allergenomics, degradomics, excluding – perhaps – comics...) G.B Smejkal, “I’m an –omics, you’re an -omics... ” Exp. Rev. Proteomics 3 (2006) 383-385
Metodi post-genomici • Modelli cellulari e animali • Trascrittomica • Proteomica • Systems biology
Modelli cellulari(farmacologici e/o genetici) • Facilità di mantenimento e trattamento • Possibilità di combinare trattamento farmacologico e manipolazione genetica • Utili per riprodurre un singolo meccanismo • Cellule umane (o murine)
Modelli animali(farmacologici) • Intero organismo vs. cellule isolate • Trattamento sistemico o lesione chimica locale • Possibilità di valutare l’effetto anterogrado/retrogrado
Trascrittomica • Distanza Euclidea • Correlazione di Pearson
Proteomica • Non c’è correlazione tra quantità di mRNA e quantità di proteina (Gygi et al., 1999) • Il proteoma è un’istantanea del fenotipo a livello biochimico • Il proteoma tiene conto del processing delle proteine S.P.Gygiet al., Mol. Cell. Biol.19, 1720 (1999)
Proteomica • Metodi basati su 2-DE • Metodi “gel-free”
Vantaggi • Possibilità di caricare campioni non purificati • Risoluzione estremamente alta • I gel 2 –DE sono collettori di frazioni proteiche molto efficienti • Proteine sono protette all’interno della matrice del gel Problematiche • Gradiente di pH • Limiti nel determinare proteine poco rappresentate • Capacità di caricare campione • Proteine idrofobiche • Proteine ad alto peso molecolare Proteomica (2-DE)
Proteomica (2-DE) • A global, unbiased approach • Hypothesis-generating rather than hypothesis-driven • A “find the difference” game between two conditions Control Treated
Proteomica (2-DE) Peptide Mass Fingerprinting (Limiti) • La proteina non è presente nel database • La proteina è ricca di modificazioni co/post-traduzionali • Lo spot nasconde più di una proteina
Proteomica (2-DE) Peptide Mass Fingerprinting (Limiti) • La proteina non è presente nel database • La proteina è ricca di modificazioni co/post-traduzionali • Lo spot nasconde più di una proteina
Differential in-gel electrophoresis (DIGE) • Matching not needed • Spatially accurate • Sensitive to small quantitative changes • High cost • Weak signal • Only binary comparison
What next? • You will call your preferred MS expert to ask her/him to identify your spots • You will get a list of protein names • What tells you that list?
Systems Biology • Necessità di analizzare un elevato numero di informazioni (Network analysis) • Necessità di arricchire un ridotto numero di informazioni (Network enrichment)
Systems Biology • Interazione fisica • Stesso pathway (KEGG) • Stessa Gene Ontology (GO)
Protein Networks • Cellular processes are regulated by protein interaction networks • Protein networks: • control development programs • regulate signal transduction pathways • manage metabolic pathways • are based on physical interactions or cellular localization
Protein networks Graph: a graphical representation of elements (nodes) connected by edges. Nodes are proteins, edges are interactions
