Comparada

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Genómica Comparada

Asignatura de Genómica Vegetal

Máster del IBMCP

Curso 2012-2013"
Genómica comparada"
Es el estudio de la relación entre 
la estructura y la función del genoma 
a través de distintas especies o cepas. 
• Explota tanto las similitudes como las diferencias de proteínas, RNA y regiones 
reguladoras para inferir cómo ha actuado la selección sobre esos elementos. !
• Aquellos elementos que sean responsables de las similitudes deberán 
conservarse en el tiempo (selección estabilizadora)!
• Los elementos responsables de las diferencias entre especies deberán ser 
divergentes (selección positiva).!
• Aquellos elementos que no sean importantes para el éxito evolutivo del organismo 
no estarán conservados (selección neutral).!
Genómica comparada"
Relaciones 
entre genes 
Relaciones 
entre genomas 
• Comparaciones 
 de secuencias 
• Implicaciones 
 evolutivas 
• Asignación 
 de funciones 
• Comparación de 
 organizaciones 
• Confirmación 
 de funciones 
• Implicaciones 
 evolutivas 
Relaciones entre genes"
Similitud causada por convergencia 
Similitud causada por derivar de un ancestro 
común 
Derivados de una duplicación en una especie 
El ancestro común precede a un suceso de 
especiación 
Analogía 
Homología 
Genes parálogos 
Genes ortólogos 
Conversión génica 
Sustitución de un segmento de DNA de un gen 
con el segmento homólogo de su parálogo 
Ortólogos vs. parálogos"
Parálogos Ortólogos 
Especiación 
Homología: estructura y función"
¿Cómo establecer relaciones?"
Herramientas 
• Dendrogramas y árboles filogenéticos 
• Alineamientos múltiples (CLUSTAL) 
http://www.ebi.ac.uk/clustalw/ 
CLUSTAL"
Alineamientos!
por parejas!
(Matriz de distancias)!
Sec1 1 –!
Sec2 2 .17 –!
Sec3 3 .59 .60 –!
Sec4 4 .59 .59 .13 –!
Sec5 5 .77 .77 .75 .75 –!
Sec6 6 .81 .84 .73 .74 .80 –!
Sec7 7 .87 .87 .86 .88 .93 .90!
 1 2 3 4 5 6!
Árbol guía!
Sec1!
Sec2!
Sec3!
Sec4!
Sec5!
Sec6!
Sec7!
Alineamiento!
progresivo según!
árbol guía!
CLUSTAL"
Problemas 
• Mínimo local (errores en los primeros 
 alineamientos no pueden corregirse) 
• Elección de parámetros (Matriz de sustitución 
 de aminoácidos, y GAP/GEP) 
Confección de árboles"
Dendrogramas 
Árboles filogenéticos 
• Resumen de porcentajes de similitud 
• Distancias 
• Relaciones evolutivas 
• Máxima parsimonia 
• Bootstrap 
http://sdmc.krdl.org.sg:8080/~lxzhang/phylip/ 
Parsimonia"
Principio de máxima parsimonia 
Simplicidad: los cambios más fáciles son 
más probables. 
Hay que minimizar el número de sucesos 
de un punto a otro. 
AAA AGA 
Lys Arg UUU UGA 
UGU 
Phe Leu A - 5 1 5 
C 5 - 5 1 
G 1 5 - 5 
T 5 1 5 - 
A C G T 
¿Qué hemos aprendido?"
Grandes familias 
• Algunas son únicas de plantas 
• Animales y plantas han reclutado familias 
 distintas para determinadas funciones 
Evolución de genomas"
Evolución de genomas"
480 
2300 
150 
16000 
Ta
m
añ
o 
(M
b)
 
Evolución de genomas"
Relación tamaño/edad 
Genómica comparada"
Evolución de genomas"
Observación 
• Conservación de estructura exón-intrón en 
 especies alejadas 
144 48 48 72 156 104 91 
8 156 104 72 96 48 48 91 
140 85 104 79 98 119 
323 2328 83 1036 95 117 97 
AtRab1c 
OsRab1c 
Duplicaciones en Arabidopsis"
Duplicaciones en Arabidopsis"
A. lyrata!
A.
 th
al
ia
na
!
Fragmentación y diploidización"
Genómica comparada"
Arabidopsis 
Arabidopsis 
Carica papaya 
Genómica comparada"
Arabidopsis 
Arabidopsis 
Carica papaya 
Duplicaciones en Brassica / Arabidopsis"
Colinearidad en leguminosas"
Duplicaciones en géneros distantes"
Genómica comparada"
Aplicaciones de la sintenia"
• Clonación en especies relacionadas 
 Arroz: (http://probe.nalusda.gov:8300) 
• Ayuda en la asignación de funciones 
Asignación de funciones usando sintenia"
At1g67720 At2g37050 
Asignación de funciones usando sintenia"
Asignación de funciones usando sintenia"
Asignación de funciones usando sintenia"
Asignación de funciones usando sintenia"
Predicción de genes usando sintenia"
Filogenómica de secuencias reguladoras"
Hong RL et al (2003) “Regulatory elements of the floral homeotic gene AGAMOUS 
identified by phylogenetic footprinting and shadowing” Plant Cell 15:1296-1309