Les 1: Genomics (deel 1)
• Algemene omics strategieën versus traditionele benaderingen
Omics kijkt naar de genen, RNA, eiwitten en metabolieten. Omics volgt het hele
proces ipv alleen te kijken naar het gen en wat dat produceert als eindproduct
(traditionele benadering).
• Relevantie van genoom sequencing, moleculaire diagnostiek en gepersonaliseerde
behandeling
Genoom sequencing wordt gedaan om een referentiegenoom te ontwikkelen van
modelorganismes en om zo ziekte geassocieerde genetische variaties te ontdekken
(diagnostiek).
Figuur 1. Gepersonaliseerde behandeling.
• Single nucleotide polymorphisms (SNP’s) en puntmutaties
SNP’s of Snips kunnen:
-Een gecodeerd eiwit veranderen
-Gereguleerde bindingsfactoren veranderen (verandering in mate van expressie)
-Wordt een puntmutatie genoemd als de SNP zeldzaam (<1% van de populatie heeft
deze mutatie) is en geassocieerd wordt met een ziekte
Figuur 2. SNP veroorzaakt door een puntmutatie
, • Structurele variaties in het genoom
Structurele variaties (ongeveer 5% van het totale genoom) in het genoom kunnen
zijn:
-Translocaties
-Deleties
-Inversies
-Copy number variaties (duplicaties)
Figuur 3. Overzicht van mogelijke mutaties van genen.
• Derde generaties van sequence platforms en de toegepaste techniek
Generation Platform Mechanism
Maxam & Gilbert chemical degradation
1st
Sanger chain termination
Roche (Life Sciences), 454 synthesis, pyrophosphate release
Illumina (Solexa), Highseq synthesis, reversible termination
2nd
Helicos, tSMS synthesis, reversible termination
Applied Biosystems, SOLiD hybridisation, ligation
Visigen Biotechnologies replication, polymerase labeling
Ion Torrent Systems replication, proton release
Pacific Biosciences, SMRT replication, single molecule
RNAP transcription, single molecule rt
3rd Oxford Nanopore, Base nanopore
## hybridisation, microarray
## mass spectrometry
## atomic force microscopy
## transmission electron microscopy
Figuur 4. Alle (tot nu toe bekende) generaties sequencing met de bijbehorende technieken.
, • Sanger sequencing
Figuur 5. Simpele weergave van Sanger sequencing.
• Principe achter massive parallel sequencing
Next/second generation sequencing (NGS) = high throughput sequencing = massive
parallel sequencing.
Figuur 6. Het principe van massive parallel sequencing.
• Leeslengte -en nummer
Hoe hoger de generatie hoe lager de leeslengte en hoe hoger het leesnummer wordt.
• DNA-fragment bibliotheek ontwikkeling (fragmentatie, adapter, multiplex)
, Fragmentatie van DNA in fragmenten van 300-800 bp → mix van DNA-moleculen
Fragmentatie door:
-Sonificatie (geluidsgolven)
-Bioruptor sonication device
-Enzymatische digestie
Adapters (linkers): Aan de uiteinden van de DNA-moleculen worden linkers geplakt.
Multiplex: Binding van fragmenten aan beads (biotine, een ssDNA-fragment per
bead)
Figuur 7. Overzicht van het maken van een DNA-bank.
• Algemene omics strategieën versus traditionele benaderingen
Omics kijkt naar de genen, RNA, eiwitten en metabolieten. Omics volgt het hele
proces ipv alleen te kijken naar het gen en wat dat produceert als eindproduct
(traditionele benadering).
• Relevantie van genoom sequencing, moleculaire diagnostiek en gepersonaliseerde
behandeling
Genoom sequencing wordt gedaan om een referentiegenoom te ontwikkelen van
modelorganismes en om zo ziekte geassocieerde genetische variaties te ontdekken
(diagnostiek).
Figuur 1. Gepersonaliseerde behandeling.
• Single nucleotide polymorphisms (SNP’s) en puntmutaties
SNP’s of Snips kunnen:
-Een gecodeerd eiwit veranderen
-Gereguleerde bindingsfactoren veranderen (verandering in mate van expressie)
-Wordt een puntmutatie genoemd als de SNP zeldzaam (<1% van de populatie heeft
deze mutatie) is en geassocieerd wordt met een ziekte
Figuur 2. SNP veroorzaakt door een puntmutatie
, • Structurele variaties in het genoom
Structurele variaties (ongeveer 5% van het totale genoom) in het genoom kunnen
zijn:
-Translocaties
-Deleties
-Inversies
-Copy number variaties (duplicaties)
Figuur 3. Overzicht van mogelijke mutaties van genen.
• Derde generaties van sequence platforms en de toegepaste techniek
Generation Platform Mechanism
Maxam & Gilbert chemical degradation
1st
Sanger chain termination
Roche (Life Sciences), 454 synthesis, pyrophosphate release
Illumina (Solexa), Highseq synthesis, reversible termination
2nd
Helicos, tSMS synthesis, reversible termination
Applied Biosystems, SOLiD hybridisation, ligation
Visigen Biotechnologies replication, polymerase labeling
Ion Torrent Systems replication, proton release
Pacific Biosciences, SMRT replication, single molecule
RNAP transcription, single molecule rt
3rd Oxford Nanopore, Base nanopore
## hybridisation, microarray
## mass spectrometry
## atomic force microscopy
## transmission electron microscopy
Figuur 4. Alle (tot nu toe bekende) generaties sequencing met de bijbehorende technieken.
, • Sanger sequencing
Figuur 5. Simpele weergave van Sanger sequencing.
• Principe achter massive parallel sequencing
Next/second generation sequencing (NGS) = high throughput sequencing = massive
parallel sequencing.
Figuur 6. Het principe van massive parallel sequencing.
• Leeslengte -en nummer
Hoe hoger de generatie hoe lager de leeslengte en hoe hoger het leesnummer wordt.
• DNA-fragment bibliotheek ontwikkeling (fragmentatie, adapter, multiplex)
, Fragmentatie van DNA in fragmenten van 300-800 bp → mix van DNA-moleculen
Fragmentatie door:
-Sonificatie (geluidsgolven)
-Bioruptor sonication device
-Enzymatische digestie
Adapters (linkers): Aan de uiteinden van de DNA-moleculen worden linkers geplakt.
Multiplex: Binding van fragmenten aan beads (biotine, een ssDNA-fragment per
bead)
Figuur 7. Overzicht van het maken van een DNA-bank.
