Etude de l'évolution et de la structure des génomes des vertébrés
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Etude de l'évolution et de la structure des génomes des vertébrés. Plan. Introduction Évolution et structure des génomes Première étape: Comparaison des génomes Processus Automatisation (CASSIOPE) Un exemple: La région du CMH Hypothèse Résultats Une premier pas vers la reconstruction - PowerPoint PPT Presentation
Transcript of Etude de l'évolution et de la structure des génomes des vertébrés
Etude de l'évolution et de la structure des génomes des vertébrés
Plan
IntroductionÉvolution et structure des génomes
Première étape: Comparaison des génomes
ProcessusAutomatisation (CASSIOPE)
Un exemple: La région du CMHHypothèseRésultats Une premier pas vers la reconstruction
Futur
But: Etude de l'évolution et de la structure du génome des vertébrés
Reconstruire l’histoire des génomesMettre en évidence les différents événements chromosomiques (Polyploïdisation / Duplication « en bloc » - Remaniements chromosomiques: inversion, translocation, ...)
Reconstruire les génomes ancestraux et actuels non séquencés
Comparaison de génomes
Reconstruction => Première étape
indispensable
Comparer
Comparaison de génomes
Reconstruction => Première étape
indispensable
Comparer
Rechercher les régions conservéesConservation par descendanceConservation par convergence
Utiliser le plus grand nombre de génomes possible
Recherche de régions conservées
• 1 région de départ• Recherche des orthologues• Localisation de ces orthologues• « Clusterisation » • Test statistique pour la conservation• « Retour » sur la région conservée
trouvée
Grand nombre de données à manipuler
=>Automatisation: développement d'un
outil informatique CASSIOPE (Clever Agent System Inheritance and
Other Phenomena in Evolution)
Recherche de régions conservées
NCBI by Entrez Utilities
JENA library API
OMIMdiseases
Ensembl by ENSJ APISequences
+Localizatio
n +QTL, ...
OrthologsDetection
Phylogeny Tasks
JADEmulti-agents framework
PhyloGenomicsOntology
POSTGRESQLRDBMS
BEANgenerator
plugin
ProtégéGUI
Questionsin SL language
C.A.S.S.I.O.P.E Clever Agent System for Synteny Inheritance and Other Phenomena in Evolution
OWL
ACL/SL
ACL/SL
ExpertSystem
RMI
Data fromWeb databases
OntologyPersistance
ACL/SL
ACL/SL
ACL/SL
AgentEnsembl
Recherche le contenu en génes
FIGENIX
AgentEnsembl
Recherche le contenu en génes
EnsemblLocalisation
FIGENIX
AgentEnsembl
Recherche le contenu en génes
EnsemblLocalisation
FIGENIX
AgentEnsembl
Recherche le contenu en génes
EnsemblLocalisation
FIGENIX
Même espèceMême chromosomeNbre gènes ≥ 3< 300 000 pbs
AgentEnsembl
Recherche le contenu en génes
EnsemblLocalisation
FIGENIX
Même espèceMême chromosomeNbre gènes 3< 300 000 pbs
Test statistique
AgentEnsembl
Recherche le contenu en gènes
AgentEnsembl
Recherche le contenu en gènes
Si score 0.001
Si 0.05 score 0.001
Si score 0.001
Région conservée
Région très conservée
Région non conservée
#############################################################Value P: 2.499553651133726E-4Value K: 1.0Value N: 19################ synteny higthly conserved ################## Tree of life: cassiope1score: 1.0653464368903798E-5 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Question %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% UID Cluster: a20892:10412f43264:-7fcbSpecies:
Name: HOMO~SAPIENSTaxeId: 9606
Genes list:>lcl|ENSG00000126878 |9606|HOMO~SAPIENS|C9orf58|>lcl|ENSG00000197355 |9606|HOMO~SAPIENS|NP_997192.1
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% ortholog number: 3UID Cluster: a20892:10412f43264:-5614Species:
Name: TETRAODON~NIGROVIRIDISTaxeId: 99883
Location: Chromosome: 4
Genes list:7
%%%%%Gene: a20892:10412f43264:-7916Ortholog: TRUEReference:
Identifier: GSTENG00014392001Source URI: http://ensembldb.ensembl.org
Name: GSTENG00014392001Location:
Chromosome: 4Band: Start: 3111322End: 3142151Strand: -1
Protein: Header: >lcl|GSTENG00014392001 |99883|
TETRAODON~NIGROVIRIDIS|_Data:
ENPYLCSDECDASNPDLAHPPQLMQDRERNGLITYWQTVTWRRHPEPLLA
Synteny Vista
Utilisation de CASSIOPE sur une région spécifique
2 tours de polyploïdisation chez le génome des vertébrés
Analyse d’une région : les régions de paralogie du CMH
Existe-t-il pour une région donnée chez Amphioxius, 4 régions de paralogie chez les vertébrés
évènement de duplication évènement de spéciation
?
?
??
?
?
?
?
Matériel et Méthode
Génomes séquencés des vertébrés:H. sapiens (homme), C. Familiaris (chien), G. Gallus (poulet) , T. Nigroviridis (poisson ballon)
Région amphioxius choisie correspondant aux 4 régions de paralogie du CMH de H. sapiens
CASSIOPE
Région conservée
4 régions de paralogie existantes chez différents vertébrés
Région conservée
4 régions de paralogie conservées chez les différents vertébrés
Région chromosome 9 H. sapiens région chromosome 17 G. gallus : région du chromosome 9 C. familiaris
Région chromosome 6 H. sapiens région chromosome 16 G. gallus région du chromosome 12 C. familiaris
Région chromosome 1 H. sapiens région chromosome 8 G. gallus région du chromosome 6 C. familiaris
Région chromosome 19 H. sapiens région chromosome 28 G. gallus : Région chromosome 20 C. familiaris
Duplication confirmée
Il existe pour une région donnée chez Amphioxius, 4 régions de paralogie chez les vertébrés
évènement de duplication évènement de spéciation
Vers la reconstruction des génomes ancestraux
Reconstruction des génomes ancestraux
Reconstruction des génomes ancestraux
Reconstruction des génomes ancestraux
Utiliser CASSIOPE sur les génomes en entierUtiliser des nouveaux génomes informatifs
Définitions des concepts biologiques pour la reconstruction Modélisation mathématique (collaboration avec E. Pardoux et S. Grusea)
Maximum de vraisemblance
Création d'algorithmes Automatisation => CASSIOPE
Prédiction des génomes actuels
Évaluer la qualité des algorithmes
Génome reconstruit Génome séquencé
T. nigroviridis
G. gallus
H. sapeins
S. scrofa
Ancêtre Ancêtre
Laboratoire Evolution Biologique
www.up.univ-mrs.fr/evol
Virginie Lopez Rascol [email protected]
Pierre Pontarotti
Phillipe Gouret
Etienne G.J. Danchin
LATP
Simona Grusea
Etienne Pardoux
Retombées directes au niveau bio médical
Recherche des gènes impliqués dans des QTL ou maladies génétiques
Mp1
Mp2
Mh1
Mh2
Mc1
Mc2Mg1
Mg2
Reconstruction de la région chez l' espèce p par CASSIOPE
Mp1
Mp2
+ informations fonctionnelles(GO)
QTL?
Espèce p non séquencée
Espèces séquencées
Relations entre la fonction putative des gènes de la région et le phénotype
Détermination des gènes candidats
Tests expérimentaux
